晶体硅是一种重要的非金属材料．制备纯硅的主要步骤如下:①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅,②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HCl$\frac{{\underline{300{\;}^．C}}}{\;}$SiHCl3+H2,③SiHCl3与过量H2在1000-1100℃反应制得纯硅．已知SiHCl3能与H2O剧烈反应.在空气中易自燃．请回答下列问题:(1)� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

16．晶体硅是一种重要的非金属材料．制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl₃：Si+3HCl$\frac{{\underline{300{\;}^．C}}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
③SiHCl₃与过量H₂在1000～1100℃反应制得纯硅．
已知SiHCl₃能与H₂O剧烈反应，在空气中易自燃．
请回答下列问题：
（1）第①制备粗硅的化学方程式为SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑．
（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl₃（沸点33.0°C）中含有少量SiCl₄（沸点57，6°C）和HCl（沸点84.7℃），提纯SiHCl₃的方法为分馏．
（3）用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如图所示（热源及夹持装置均已略去）：

①装置B中的试剂是浓硫酸，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl₃气化．
②装置D中发生反应的化学方程式为SiHCl₃+H_{2$\frac{{\underline{1000～1100{\;}^．C}}}{\;}$}Si+3HCl．
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及先通一段时间H₂，将装置中的空气排尽．

分析（1）高温下，碳和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳；
（2）根据题中数据，采用分馏方法提纯SiHCl₃；
（3）①生成的氢气含有水蒸气，用浓H₂SO₄干燥；加热促使SiHCl₃气化；
②SiHCl₃和氢气反应有硅单质生成，根据硅的颜色判断D装置中的颜色变化；反应温度较高，普通玻璃会软化；SiHCl₃和H₂反应生成硅和氯化氢；
③氢气是可燃性气体，易产生爆炸，为防止安全事故的发生，所以先通一段时间H₂，将装置中的空气排尽．

解答解：（1）高温下，碳和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，反应方程式为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，
故答案为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；
（2）SiHCl₃（沸点33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），由于沸点差别较大，可以通过分馏除去杂质，
故答案为：分馏；
（3）①锌和稀硫酸的反应是放热反应，所以生成的氢气含有水蒸气，为干燥氢气，一般选用浓H₂SO₄干燥；气体的反应速率较大，所以加热的目的是使SiHCl₃气化，
故答案为：浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHCl₃气化；
②高温下，SiHCl₃和氢气反应生成硅单质，硅单质是灰黑色固体，所以D装置中的现象是：石英管的内壁附有灰黑色晶体；反应方程式为：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+3HCl，
故答案为：SiHCl₃+H₂$\frac{{\underline{1000～1100{\;}^．C}}}{\;}$Si+3HCl；
③氢气是可燃性气体，当氢气的量达到一定时易产生爆炸，为防止安全事故的发生，所以先通一段时间H₂，将装置中的空气排尽，
故答案为：先通一段时间H₂，将装置中的空气排尽．