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+3HC1SiHCl3+H2

③SiHCl3與過(guò)量H2在1000～1100℃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)①中制取粗硅的化學(xué)方程式:_____________________。

(2)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______________。

(3)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____________。

②裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

③為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑(填寫(xiě)字母代號(hào))是____________。

a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN 溶液 e.Na2SO3

Answer 1

【答案】 SiO2+2CSi+2CO↑ 分餾（或蒸餾） 使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 SiHCl3+H2Si+3HCl b、d

【解析】試題分析：本題考查粗硅的制備和提純，F(xiàn)e2+的檢驗(yàn)，化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)。

（1）高溫下用碳還原SiO2生成Si和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C+SiO2Si+2CO↑。

（2）由于SiHCl3和所含雜質(zhì)SiCl4和HCl的沸點(diǎn)相差較大，分離沸點(diǎn)不同的液態(tài)混合物用分餾（或蒸餾），提純SiHCl3采用的方法為分餾（或蒸餾）。

（3）裝置A中Zn與稀硫酸反應(yīng)制取H2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。

①裝置A中制得的H2中混有H2O（g），SiHCl3能與水強(qiáng)烈反應(yīng)，裝置B中濃硫酸的作用是干燥H2。根據(jù)題意SiHCl3與過(guò)量H2在1000~1100℃反應(yīng)制得純硅，SiHCl3的沸點(diǎn)為33.0℃，裝置C中的燒瓶需要加熱的目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化。

②裝置D中SiHCl3與過(guò)量H2反應(yīng)生成Si和HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiHCl3+H2Si+3HCl。

③產(chǎn)品硅中若含有微量鐵單質(zhì)，試樣用稀鹽酸溶解，F(xiàn)e與稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2和H2，只要檢驗(yàn)上層清液中是否含Fe2+即可判斷產(chǎn)品中是否含鐵單質(zhì)，檢驗(yàn)Fe2+選用氯水和KSCN溶液。實(shí)驗(yàn)方法是：將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液加入KSCN溶液，再加入氯水，若溶液變紅，說(shuō)明試樣中含鐵單質(zhì)；相關(guān)反應(yīng)為Fe+2H+=Fe2++H2↑、Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3；答案選b、d。