Question

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高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl₃ （Si+3HCl═SiHCl₃+H₂）
③SiHCl₃与过量的H₂在1000℃～1100℃反应制得纯硅，已知SiHCl₃能与水强烈反应，在空气中易自燃．
请回答：
（1）第一步制取粗硅的化学方程式

 

．
（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl₃（沸点33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），提纯SiHCl₃可采用

 

的方法．
（3）实验室用SiHCl₃与过量的H₂反应制取纯硅的装置如图所示（加热器和夹持装置略去）：

A．装置B中的试剂是

 

，装置C需水浴加热，目的是

 

．
B．反应一段时间后，装置D中可观察到有晶体硅生成，装置D不能采用普通玻璃管的原因是

 

，D中发生的反应的化学方程式是

 

．
C．为保证实验的成功，操作的关键除题中已告知的之外，你认为最重要的还有：

 

（说出两点）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,硅和二氧化硅

专题：氮族元素

分析：（1）依据①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，书写化学方程式；
（2）根据题目给出的信息，利用沸点的不同提纯SiHCl₃属于蒸馏；
（3）浓硫酸是常用的干燥剂，装置C需水浴加热，目的是加快反应的速率；装置D不能采用普通玻璃管的原因是温度太高，普通玻璃管易熔化；保证实验成功的关键是：装置要严密；控制好温度等．

解答： 解：（1）高温下，用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，碳做还原剂时生成CO，即化学方程式为：2C+SiO₂

高温  .

2CO+Si；
故答案为：2C+SiO₂

高温  .

2CO+Si；
（2）得到的SiHCl₃（沸点33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），沸点的不同提纯SiHCl₃可采用蒸馏方法；
故答案为：蒸馏；
（3）①浓硫酸是常用的干燥剂，装置C需水浴加热，目的是使SiHCl₃气化，与氢气反应；
故答案为：浓硫酸；使SiHCl₃气化，与氢气反应；
②SiHCl₃与过量的H₂在1000℃～1100℃反应制得纯硅，反应一段时间后，装置D中可观察到有晶体硅生成，装置D不能采用普通玻璃管的原因是，温度太高，普通玻璃管易熔化，D中发生的反应的化学方程式为：SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；
故答案为：SiHCl₃与过量的H₂在1000℃～1100℃反应制得纯硅，温度太高，普通玻璃管易熔化，SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；
③保证实验成功的关键是：装置要严密；控制好温度，加热前要赶净空气等；
故答案为；装置要严密；控制好温度等．

点评：本题考查了物质的转化和制备题，还考查了化学方程式的书写．本题利用文字描述设计出相应的实验步骤，分步骤进行鉴别，解决本考点需要根据实验现象，综合分析，从而得出正确的结论，要注意知识的整体性，题目难度中等．