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1000—1100℃反应制得纯硅已知SiHCl3能与H2O强烈反应

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

③SiHCl ₃ 与过量H ₂ 在1 000—1 100 ℃ 反应制得纯硅

已知SiHCl ₃ 能与H ₂ O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SiHCl ₃ (沸点 33.0 ℃ )中含有少量SiCl ₄ (沸点 57.6 ℃ )和HCl(沸点 -84.7 ℃ )，提纯SiHCl ₃ 采用的方法为_____________________。

(3)用SiHCl ₃ 与过量H ₂ 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