Question

获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅，单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法有：

方法一：三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

方法二：用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷，再热分解硅烷可得高纯硅。

根据上述信息回答以下问题：

(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由焦炭还原得到的硅为何还要进一步处理？_________________________________________________________。

(2)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式：

①____________________________________________________________；

②__________________________________________________________。

(3)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式：____________________________________。

(4)在方法一中，整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_____________________________________________________。

(5)比较方法一和方法二，分析一下各自的优缺点____________________________________。

 

Answer 1

(1)由C还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，将它用HCl、Cl2处理得到低沸点SiHCl3，便于蒸发提纯，然后再还原得高纯硅

(2)①Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑

②SiH4Si＋2H2

(3)SiHCl3＋H2Si＋3HCl

(4)SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋3HCl＋H2↑

Si被氧化成SiO2而得不到Si单质， H2和O2混合发生爆炸

(5)方法一的优点是原料来源丰富，但与方法二相比，步骤较复杂，方法二的优点是流程简单，缺点是原料需要制备

【解析】(1)C还原SiO2得到的单质硅是粗硅，杂质的含量高，需要进一步的提纯处理；(2)Mg2Si与盐酸作用生成硅烷，同时生成MgCl2；(3)注意副产物为HCl；(4)SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学方程式：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋H2↑＋3HCl；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是：高温下，H2遇O2发生爆炸。