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)開始后，首先要通入一段時間的HCl氣體后才能對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誤：①E中會產(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________________________。

（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__________，收集SiHCl3時溫度應(yīng)控制在_____________。

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

Answer 1

【答案】 除去HCl氣體中的水蒸氣 冷卻生成的SiHCl3，使其液化，以便收集 防止生成的SiHCl3與氧氣反應(yīng) D、E之間缺少一個盛有濃硫酸的干燥裝置 吸收HCl氣體，防止其污染空氣 Si+3HClSiHCl3+H2； 蒸餾 31.8℃ 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）實(shí)驗(yàn)室將濃鹽酸與濃硫酸混合制備HCl氣體是利用難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸，且濃硫酸具有吸水性，吸水放熱，據(jù)此分析判斷；B裝置為干燥管，可除去水蒸氣；冰鹽水可降低環(huán)境溫度，使SiHCl3液化；

（2）實(shí)驗(yàn)開始后，要先通入一段時間的HCl氣體后才能對C處試劑加熱，可排出裝置中空氣，防止硅與氧氣反應(yīng)，還可防止生成的SiHCl3與氧氣反應(yīng)；裝置中的錯誤為：E中會產(chǎn)生倒吸，D、E之間缺少一個盛有濃硫酸的干燥裝置；E為尾氣吸收裝置，可吸收沒有反應(yīng)掉的HCl；

（3）加熱條件下，C中Si與HCl反應(yīng)生成SiHCl3和H2；

（4）SiHCl3的沸點(diǎn)為31.8℃，SiCl4的沸點(diǎn)為57.6℃，根據(jù)沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離并收集SiHCl3；

（5）根據(jù)氫氣燃燒時的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證H2的存在。

（1）實(shí)驗(yàn)室將濃鹽酸與濃硫酸混合制備HCl氣體是利用難揮發(fā)性酸制備易揮發(fā)性酸，且濃硫酸具有吸水性，吸水放熱，因此與制備原理無關(guān)的是A；B裝置為干燥管，可除去HCl氣體中的水蒸氣；冰鹽水可降低環(huán)境溫度，使SiHCl3液化冷卻生成的SiHCl3，使其液化，以便收集；

（2）實(shí)驗(yàn)開始后，要先通入一段時間的HCl氣體后才能對C處試劑加熱，可排出裝置中的空氣，防止硅與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，還可防止生成的SiHCl3與氧氣發(fā)生反應(yīng)；裝置中E中會產(chǎn)生倒吸，D、E之間缺少一個盛有濃硫酸的干燥裝置；E為尾氣吸收裝置，可吸收沒有反應(yīng)掉的HCl,f防止污染空氣；

（3）加熱條件下，C中Si與HCl反應(yīng)生成SiHCl3和H2，反應(yīng)方程式為：Si+3HClSiHCl3+H2；

（4）SiHCl3的沸點(diǎn)為31.8℃，SiCl4的沸點(diǎn)為57.6℃，二者的沸點(diǎn)有差異，可用蒸餾的方法進(jìn)行分離；SiHCl3的沸點(diǎn)為31.8℃，因此收集SiHCl3時溫度應(yīng)控制在31.8℃；

（5）氫氣燃燒時，發(fā)出淡藍(lán)色火焰，得到的產(chǎn)物為水，因此了利用氫氣燃燒時的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證H2的存在，具體步驟為：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。