Question

【題目】三氯硅烷（SiHCl3）在空氣中極易燃燒，易與水反應(yīng)生成兩種酸，主要用于生產(chǎn)多晶硅、硅油等，熔點(diǎn)為134 ℃、沸點(diǎn)為31.8 ℃。已知氯化氫氣體在加熱條件下可與單質(zhì)硅反應(yīng)得到三氯硅烷，某同學(xué)利用如圖裝置制備一定量的三氯硅烷（加熱裝置均省略）。

（1）制備HCl氣體的方法之一是將濃硫酸與濃鹽酸混合，下列性質(zhì)與制備原理無(wú)關(guān)的是______（填字母），B裝置的作用是___________________，冰鹽水的作用是________________________。

A．濃硫酸具有脫水性 B．濃硫酸具有吸水性

C．鹽酸具有揮發(fā)性 D．氣體的溶解度隨溫度升高而降低

（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，首先要通入一段時(shí)間的HCl氣體后才能對(duì)C處試劑加熱，目的是：①排出裝置中空氣，防止硅與氧氣反應(yīng)，②_____________________。該套實(shí)驗(yàn)裝置有兩處明顯的錯(cuò)誤：①E中會(huì)產(chǎn)生倒吸，②____________________。E裝置的用途是_______________________。

（3）加熱條件下，C中發(fā)生的是置換反應(yīng)，相應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________。

（4）制得的SiHCl3中含有少量SiCl4（沸點(diǎn)為57.6 ℃），提純SiHCl3采用的適宜方法為_(kāi)_________，收集SiHCl3時(shí)溫度應(yīng)控制在_____________。

（5）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明C中產(chǎn)生的氣體是H2：_______________________________。

Answer 1

【答案】（1）A 除去HCl氣體中的水蒸氣 冷卻生成的SiHCl3，使其液化，以便收集

（2）防止生成的SiHCl3與氧氣反應(yīng) D、E之間缺少一個(gè)盛有濃硫酸的干燥裝置 吸收HCl氣體，防止其污染空氣

（3）Si+3HClSiHCl3+H2

（4）蒸餾 31.8 ℃

（5）點(diǎn)燃E裝置出口處的氣體，氣體能燃燒產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，將冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯壁上有水珠

【解析】（1）濃硫酸與濃鹽酸混合制取HCl氣體，利用了濃硫酸的吸水性、鹽酸的揮發(fā)性以及氣體的溶解度隨溫度升高（濃硫酸吸水放熱）而降低的性質(zhì)，與濃硫酸的脫水性無(wú)關(guān)，故選A。B裝置裝有干燥劑，用于除去HCl氣體中的水蒸氣。冰鹽水的作用是冷卻生成的SiHCl3，使其液化，以便收集起來(lái)。

（2）由題給信息知SiHCl3在空氣中極易燃燒，還易與水反應(yīng)，先通入一段時(shí)間HCl氣體，排出空氣的目的之二是防止生成的SiHCl3與氧氣反應(yīng)；整套裝置缺陷之二是D、E之間缺少一個(gè)干燥裝置，否則E中水蒸氣逆流進(jìn)入試管中與SiHCl3反應(yīng)；HCl氣體在C裝置中無(wú)法反應(yīng)完，故E是用于吸收HCl氣體，防止其污染空氣。

（3）置換反應(yīng)生成的單質(zhì)是H2。

（4）SiHCl3和SiCl4沸點(diǎn)差異較大，故適宜的分離方法是蒸餾，收集31.8 ℃時(shí)的餾分即得到SiHCl3。

（5）可在E裝置出口處點(diǎn)燃?xì)怏w，氣體燃燒時(shí)產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，將冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯壁上有水珠，說(shuō)明有氫氣生成。