Question

【题目】某实验小组模拟工业上用SiHCl3与H2在1357 K的条件下制备高纯硅，实验装置如下图所示 (加热及夹持装置略去)：(SiHCl3相对分子质量为:135．5)

已知SiHCl3的性质如下：沸点为33．0℃；密度为1．34 g·mL－1；易溶于有机溶剂；能与H2O剧烈反应；在空气中易被氧化。请回答：

(1)装置C中的烧瓶用水浴加热的优点为_____________________。

(2)装置D中发生反应的化学方程式为_____________________。

(3)装置E的作用为___________________。

(4)相关实验步骤如下，其合理顺序为_______________ (填序号)。

①加热装置C，打开K2，滴加6．5 mL SiHCl3；

②打开K1，装置A中反应一段时间；

③关闭K1； ④关闭K2； ⑤加热装置D至1357 K。

(5)计算SiHCl3的利用率：对装置E中液体进行分液操作，取上层液体20．00 mL转移至锥形瓶中，滴加几滴酚酞溶液。用0．1 mol·L－1盐酸滴定，达到滴定终点时，消耗盐酸20．00 mL。达到滴定终点的现象是____________。SiHCl3的利用率为__________％(保留两位小数)。

(6)设计实验，检验SiHCl3与水反应后，所得溶液中存在盐酸___________________

Answer 1

【答案】受热均匀，得到平稳的SiHCl3气流 SiHCl3+H2Si+3HCl 四氯化碳吸收未反应的SiHCl3；氢氧化钠溶液吸收HCl；防止倒吸 ②⑤①④③ 溶液红色褪去，且半分钟不变色 93.34 取两份溶液，一份加入石蕊试液，变红，另一份加入硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀，则证明溶液中存在盐酸

【解析】

A装置制备氢气，B装置中盛放浓硫酸干燥氢气，防止SiHCl3水解，同时利用生成的氢气排尽装置内空气，防止安全事故的发生，在D中反应得到高纯硅，同时生成HCl气体，D装置中四氯化碳吸收未反应的SiHCl3，氢氧化钠溶液吸收HCl，还可以防止倒吸，最后可以利用燃烧法处理氢气，据此分析解答。

(1)装置C中的烧瓶用水浴加热，可以使烧瓶受热均匀，得到平稳的SiHCl3气流，故答案为：受热均匀，得到平稳的SiHCl3气流；

(2)D中经过干燥的氢气与SiHCl3在1357 K反应生成Si与HCl，反应方程式为：SiHCl3+H2Si+3HCl，故答案为：SiHCl3+H2Si+3HCl；

(3)装置E中的四氯化碳可以吸收未反应的SiHCl3，氢氧化钠溶液可以吸收HCl，同时导管插入四氯化碳中可以防止倒吸，故答案为：四氯化碳吸收未反应的SiHCl3；氢氧化钠溶液吸收HCl；防止倒吸；

(4)先通入氢气，排尽装置中空气，再加热石英管，提高原理利用率，反应完毕停止通氢气，其合理顺序为：②⑤①④③，故答案为：②⑤①④③；

(5)滴定终点时，氢氧化钠完全反应，溶液红色褪去，且半分钟不变色；氢氧化钠物质的量等于生成的HCl与后加入HCl的物质的量之和，则生成HCl的物质的量=0.2L×1mol/L-0.02L×0.1mol/L×=0.18mol，由SiHCl3+H2Si+3HCl，可知参加反应SiHCl3为=0.06mol，故SiHCl3的利用率为×100%=93.34%，故答案为：溶液红色褪去，且半分钟不变色；93.34；

(6)检验溶液中含有H+、Cl-可以证明生成HCl，具体实验方案为：取两份溶液，一份加入石蕊试液，变红，另一份加入硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀，则证明溶液中存在盐酸，故答案为：取两份溶液，一份加入石蕊试液，变红，另一份加入硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀，则证明溶液中存在盐酸。