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高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅

③SiHCl₃与过量H₂在1 000—1 100 ℃反应制得纯硅

已知SiHCl₃能与H₂O强烈反应，在空气中易自燃。

请完成下列问题：

(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为______________________________。

(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采用的方法为_____________________。

(3)用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：

①装置B中的试剂是_______________________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是___________________________________。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_______________________________________。

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________________________________。

Answer 1

解析：由于SiHCl₃极易自燃、极易和水反应，因此用一般的化学方法难以提纯，由于SiHCl₃的沸点和所含杂质的沸点相差较大，故可以采用分馏(或蒸馏)的方法。

由(3)中实验装置图可以看出A为制取氢气的装置，B为干燥氢气的装置。由SiHCl₃的沸点可知其在常温下为液态，对C装置加热可以使其汽化，以保证它和氢气充分接触并进入D中，在较高温度下反应得到单质硅。

答案：(1)2C+SiO₂Si+2CO↑

(2)分馏(或蒸馏)

(3)①浓硫酸  使滴入烧瓶中的SiHCl₃汽化  ②有固体物质生成  在此反应温度下，普通玻璃会软化  SiHCl₃+H₂Si+3HCl  ③排尽装置中的空气