Question

晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：
①高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，同時得到一種可燃性氣體；
②粗硅與干燥的HCl氣體反應制得SiHCl₃(Si＋3HClSiHCl₃＋H₂)；
③SiHCl₃與過量的H₂在1 100～1 200 ℃的溫度下反應制得純硅，已知SiHCl₃能與水劇烈反應，在空氣中易自燃。
請回答：
(1)第一步制取粗硅的化學反應方程式為                        。
(2)粗硅與HCl氣體反應完全后，經冷凝得到的SiHCl₃(沸點33.0 ℃)中含有少量SiCl₄(沸點57.6 ℃)和HCl(沸點－84.7 ℃)，提純SiHCl₃采用的方法為                      。
(3)實驗室用SiHCl₃與過量的H₂反應制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去)：

①裝置B中的試劑是      ，裝置C中的燒杯需要加熱，目的是                    。
②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現象是                               ，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是                              ，裝置D中發生反應的化學方程式是                               。
③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及                               。

Answer 1

(1)SiO₂＋2CSi＋2CO↑
(2)分餾(或蒸餾)
(3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl₃汽化
②有固體物質生成　在題給反應溫度下(1 100～1 200 ℃)，普通的玻璃會軟化
SiHCl₃＋H₂Si＋3HCl
③排盡裝置中的空氣

(3)①因SiHCl₃與水強烈反應，故A中產生的H₂必須干燥，因此B中的試劑為濃H₂SO₄，且C燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl₃汽化，加快其與H₂的反應速率。②石英管中產生的物質應為硅，故D中有固體產生，由題給信息，制純硅的反應條件為1 100～1 200 ℃，此溫度下普通的玻璃容易軟化。③因高溫下H₂與O₂反應容易爆炸，故還應排盡裝置中的空氣。