Question

【題目】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高溫下用炭還原二氧化硅制得粗硅；

②粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2；

③SiHCl3與過量H2在1000～1100 ℃反應制得純硅。

已知：SiHCl3能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。

請回答下列問題：

（1）第①步制備粗硅的化學方程式為_____________________。

（2）用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略去):

①裝置B中的試劑是________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_________________。

②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現象是________________，裝置D中發生反應的化學方程式為__________________________。

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__________________________。

④SiHCl3的電子式為________，SiHCl3與H2O反應的化學方程式為：_________________。

Answer 1

【答案】（1）SiO2＋2CSi＋2CO↑；

（2）①濃硫酸；使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化進入石英管反應；

②有灰黑色固體物質生成；SiHCl3＋H2Si＋3HCl；

③排盡裝置中的空氣；

④，SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl+H2↑或SiHCl3＋4H2O=H4SiO4↓＋3HCl+H2↑。

【解析】

試題分析：（1）粗硅制備常用C和SiO2反應制備，反應方程式為：SiO2＋2CSi＋2CO↑；（2）①SiHCl3與水發生強烈反應，因此避免水進入，因此B中盛放濃硫酸，吸收H2中的水蒸氣，滴入燒瓶中的SiHCl3汽化進入石英管反應；②SiHCl3＋H2 Si＋3HCl，有灰黑色固體物質生成；③氫氣是可燃性氣體，與氧氣混合容易發生爆炸，因此要排盡裝置的空氣；④參考SiCl4的結構，SiHCl3的電子式為：；與水劇烈反應，在空氣中易自燃，說明產生可燃性氣體，SiHCl3＋3H2O = H2SiO3↓＋3HCl + H2↑。