题目内容

13.在半导体工业中有这样一句行话:“从沙滩到用户”.高纯硅是电子信息工业的关键材料,目前我国制备高纯硅主要采用三氯氢硅氢还原法,其主要工艺流程如图所示:

(1)在制取粗硅的反应①中,焦炭的作用是作还原剂;制取高纯硅的反应⑤的反应类型是置换反应.
(2)在反应①中得到的粗硅含有铁、铝、碳等杂质,酸浸的目的是除去铁、铝等金属杂质.
(3)精馏原理和蒸馏原理相同,该原理是利用混合物中各组分的沸点不同,用加热的方法将不同沸点物质分离.
(4)写出反应①和反应③的化学方程式:
反应①SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO;
反应③Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl3+H2.

分析 硅石在高温下与碳发生反应得到粗硅,粗硅的主要成分为硅,粗硅经酸浸得到工业粗硅,在干燥HCl氛围中加热得到SiHCl3,然后精馏得到纯净的SiHCl3,在高温下与氢气反应可生成硅,为高纯硅,结合对应物质的性质以及题目要求解答该题.

解答 解:(1)碳和二氧化硅反应生成硅,碳起到还原剂的作用,制取高纯硅的反应⑤中氢气置换出硅,为置换反应,故答案为:作还原剂;置换反应;
(2)在反应①中得到的粗硅含有铁、铝、碳等杂质,加入酸,可除去铁、铝等金属杂质,故答案为:除去铁、铝等金属杂质;
(3)精馏与蒸馏原理一样,都是利用混合物中各组分的沸点不同,用加热的方法将不同沸点物质分离,故答案为:利用混合物中各组分的沸点不同,用加热的方法将不同沸点物质分离;
(4)反应①为SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO,反应③为Si+3HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl3+H2,故答案为:SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO;Si+3HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl3+H2.

点评 本题考查了制备实验方案设计的有关知识,为高频考点,侧重考查了硅及其化合物的有关知识,注意粗硅的提纯反应原理,题目难度中等,题目有利于培养学生的分析能力和实验能力.

练习册系列答案
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2.某化学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等试验(图中夹持装置有省略).请按要求填空:

I.探究氯气与氨气的反应
(1)实验室利用装置C制取少量氨气,烧瓶内的固体宜选用bd.
a.   氯化钙       b.碱石灰        c.五氧化二磷         d.生石灰
(2)连接装置A、E、E可制取纯净、干燥的氯气,则第一个E装置内的药品是饱和食盐水
(3)装置F可用于探究氯气与氨气(已知氯气与氨气可发生反应:3Cl2+2NH3=N2+6HCl)的反应.实验时打开开关1、3,关闭2,先向烧瓶中通入氯气,然后关闭1、3,打开2,向烧瓶中缓慢通入一定量的另一种气体.实验一段时间后烧瓶内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子取少量固体于试管中,加入适量NaOH溶液并加热,在管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若湿润的红色石蕊试纸变蓝,证明固体中有NH4+.
Ⅱ.探究某些物质的性质
(4)利用装置A、E,可设计实验比较Cl-和I-的还原性强弱.反应结束后,向装置E中加入CCl4溶液,能证明结论的实验现象是E中下层为紫红色.
(5)将装置B、C分别与F相连后,进行H2S与SO2反应的实验.F的烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2S+SO2=3S↓+2H2O;F的烧杯所起的作用是吸收尾气.

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