Question

2．加熱條件下，硅單質(zhì)和HCl反應(yīng)生成SiHCl₃是粗硅提純的重要步驟．某小組設(shè)計(jì)如圖所示裝置完成上述轉(zhuǎn)化（夾持裝置略去）．

已知：SiHCl₃的沸點(diǎn)為33.0°C，易溶于有機(jī)溶劑，能與水劇烈反應(yīng)，在空氣中易被氧化，CCl₄的沸點(diǎn)為76.8°C．
請(qǐng)回答：
（1）儀器a的名稱為蒸餾燒瓶；導(dǎo)管g的作用為平衡壓強(qiáng)，使?jié)饬蛩崛菀椎渭樱ɑ蚱渌�合理答案）�?br />（2）裝置A中，濃硫酸體現(xiàn)的性質(zhì)為吸水性；實(shí)驗(yàn)時(shí)，需先打開(kāi)分液漏斗活塞，一段時(shí)間后，在點(diǎn)燃C處酒精燈，理由是排盡裝置中的空氣，避免SiHCl₃與空氣中的水蒸氣反應(yīng)和被O₂氧化；
（3）裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
（4）裝置D中所得的液態(tài)混合物的分離方法為蒸餾．（填操作名稱）
（5）反應(yīng)后的氣體通過(guò)裝置F中的NaOH溶液后，對(duì)逸出氣體的處理方法為點(diǎn)燃（或氣囊收集）；
（6）SiHCl₃在潮濕的空氣中被氧化，生成一種氧化物和一種無(wú)氧酸，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SiHCl₃+O₂+2H₂O═2SiO₂+6HCl．

Answer 1

分析 粗硅提純：裝置A，蒸餾燒瓶中盛放濃鹽酸，分液漏斗中盛放濃硫酸，利用濃硫酸的吸水性以及氯化氫的揮發(fā)性，打開(kāi)分液漏斗活塞，從A中排出氯化氫氣體，排盡裝置中的空氣，裝置B，對(duì)氯化氫氣體進(jìn)行干燥，裝置C，粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；裝置F中的氫氧化鈉是為了吸收過(guò)量的氯化氫，裝置E防止F中的水蒸氣進(jìn)入裝置D與SiHCl₃發(fā)生反應(yīng)，裝置D收集SiHCl₃，通過(guò)裝置F后，剩余氣體為氫氣，可通過(guò)點(diǎn)燃或氣囊收集處理． 
（1）根據(jù)儀器a的特征以及常見(jiàn)儀器的名稱解答，裝置A中的b導(dǎo)管是為了平衡壓強(qiáng)的作用；
（2）濃硫酸具有吸水性，氯化氫易揮發(fā)，SiHCl₃能與水劇烈反應(yīng)，在空氣中易被氧化；
（3）硅和氯化氫在加熱的條件下反應(yīng)生成和三氯硅烷和氫氣；
（4）得到的產(chǎn)物沸點(diǎn)不同，可以控制沸點(diǎn)通過(guò)蒸餾的方法得到SiHCl₃；
（5）反應(yīng)后的氣體為氫氣，氫氣具有可可燃性，可通過(guò)燃燒或氣囊收集的方法處理尾氣；
（6）SiHCl₃在潮濕的空氣中被氧化，生成一種氧化物為二氧化硅，一種無(wú)氧酸根據(jù)原子守恒可知為氯化氫．

解答 解：（1）儀器a是具有支管的燒瓶，為蒸餾燒瓶，裝置A中的b導(dǎo)管是為了平衡壓強(qiáng)的作用，使分液漏斗中的液體濃硫酸順利流下，
故答案為：蒸餾燒瓶；平衡壓強(qiáng)，使?jié)饬蛩崛菀椎渭樱ɑ蚱渌�合理答案）�?br />（2）裝置A，蒸餾燒瓶中盛放濃鹽酸，分液漏斗中盛放濃硫酸，利用濃硫酸的吸水性以及氯化氫的揮發(fā)性，打開(kāi)分液漏斗活塞，從A中排出氯化氫氣體，SiHCl₃的沸點(diǎn)為33.0°C，易溶于有機(jī)溶劑，能與水劇烈反應(yīng)，在空氣中易被氧化，實(shí)驗(yàn)時(shí)，需先打開(kāi)分液漏斗活塞，一段時(shí)間后，在點(diǎn)燃C處酒精燈，排盡裝置中的空氣，避免SiHCl₃與空氣中的水蒸氣反應(yīng)和被O₂氧化，
故答案為：吸水性； 排盡裝置中的空氣，避免SiHCl₃與空氣中的水蒸氣反應(yīng)和被O₂氧化；
（3）根據(jù)題干信息，硅單質(zhì)和HCl反應(yīng)生成SiHCl₃可知，硅和氯化氫反應(yīng)的方程式為：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，
故答案為：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
（4）SiHCl₃的沸點(diǎn)為33.0°C，易溶于有機(jī)溶劑，制出的SiHCl₃可能不純，提純SiHCl₃的方法是利用其沸點(diǎn)較低，通過(guò)蒸餾的方法分離得到純凈的SiHCl₃，
故答案為：蒸餾；
（5）硅單質(zhì)和HCl反應(yīng)Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；裝置F中的氫氧化鈉是為了吸收過(guò)量的氯化氫，通過(guò)裝置F后，剩余氣體為氫氣，氫氣燃燒生成水，可通過(guò)點(diǎn)燃或氣囊收集處理，
故答案為：點(diǎn)燃（或氣囊收集）；
（6）硅的穩(wěn)定氧化物為二氧化硅，SiHCl₃在潮濕的空氣中被氧化，生成一種氧化物為二氧化硅，根據(jù)原子守恒可知一種無(wú)氧酸為氯化氫，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2SiHCl₃+O₂+2H₂O═2SiO₂+6HCl，
故答案為：2SiHCl₃+O₂+2H₂O═2SiO₂+6HCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了粗硅的提純，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖墙忸}關(guān)鍵，注意硅及其化合物的性質(zhì)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>