Question

【题目】2018年4月美国对中国企业中兴通讯禁售手机芯片等，芯片的制造引起了热议，而制造芯片的主要原材料是高纯硅。高纯硅制备方法之一的工业流程如下：

资料：SiHCl3能与H2O剧烈反应；在空气中易自燃；粗SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点﹣84.7℃）

（1）流程①中利用了焦炭的_____性。流程③中的精馏温度应不超过_____。

（2）流程④制备高纯硅的装置如图（热源及夹持装置略去）：

①流程④的化学反应为置换反应，写出其化学方程式：_____。

②装置B中的试剂是_____；装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_____。

③反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_____。

④为保证制备高纯硅实验的成功，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_____。

（3）该流程中能够循环利用的物质是_____。

Answer 1

【答案】还原 33℃ SiHCl3+H2Si+3HCl 浓硫酸 使进入烧瓶的液态SiHCl3变为气体 有固体物质生成 排尽装置内的空气 HCl。

【解析】

二氧化硅和碳在高温的条件下生成硅和一氧化碳，SiHCl3和氢气在高温的条件下生成硅和氯化氢，硅极易被氧化生成氧化硅。

（1）二氧化硅和碳在高温的条件下生成硅和一氧化碳，粗SiHCl3（沸点33.0℃），所以流程①中利用了焦炭的还原性，流程③中的精馏温度应不超过33℃。

（2）①SiHCl3和氢气在高温的条件下生成硅和氯化氢，化学方程式为

SiHCl3+H2Si+3HCl。

②SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃，浓硫酸具有吸水性，所以装置B中的试剂是浓硫酸，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是：使进入烧瓶的液态SiHCl3变为气体。

③SiHCl3和氢气在高温的条件下生成硅和氯化氢，所以反应一段时间后，装置D中观察到的现象是：有固体物质生成。

④硅极易被氧化，所以为保证制备高纯硅实验的成功，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排尽装置内的空气。

（4）既是反应物，也是生成物的物质可以循环利用，所以该流程中能够循环利用的物质是HCl。