Question

1．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高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃：Si+3HCl$\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
③SiHCl₃與過(guò)量H₂在1 000～1 100℃反應(yīng)制得純硅已知SiHCl₃能與H₂O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl₃（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），提純SiHCl₃采用的方法為分餾．
（2）用SiHCl₃與過(guò)量H₂反應(yīng)制備純硅的裝置如下（熱源及夾持裝置略去）：

①裝置B中的試劑是濃硫酸．裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是使滴入燒瓶中的SiHCl₃汽化．
②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是在反應(yīng)溫度下，普通玻璃會(huì)軟化，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl．
③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及排盡裝置中的空氣．

Answer 1

分析 根據(jù)題目給出的信息，高溫下，碳做還原劑時(shí)，碳和二氧化硅生成CO和硅；利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于分餾；濃硫酸是常用的干燥劑，裝置C需水浴加熱，目的是加快反應(yīng)的速率；裝置D不能采用普通玻璃管的原因是溫度太高，普通玻璃管易熔化；保證實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密，排盡裝置中的空氣的空氣等．

解答 解：①利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃，操作為分餾；
②濃硫酸是常用的干燥劑，裝置B中的試劑是濃硫酸，裝置C需水浴加熱，目的是使SiHCl₃汽化；SiHCl₃與過(guò)量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，溫度太高，普通玻璃管易熔化，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl．
③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及排盡裝置中的空氣．
故答為：（1）分餾；（2）①：濃硫酸； 使滴入燒瓶中的SiHCl₃，氣化 ②：有固體物質(zhì)生成；在反應(yīng)溫度下，普通玻璃會(huì)軟化； SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl．③排盡裝置中的空氣．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)屬于物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和制備題，還考查了化學(xué)方程式的書寫．本題利用文字描述設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟，分步驟進(jìn)行鑒別，解決本考點(diǎn)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，綜合分析，從而得出正確的結(jié)論，要注意知識(shí)的整體性．此考點(diǎn)主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．