Question

18．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)回答下列問題：
（1）第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+Si．
（2）粗硅與HCl反映完全后，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采用的方法為蒸餾．進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要的儀器有蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、錐形瓶（加熱和夾持儀器除外）．
（3）為了保證第③步反應(yīng)能安全、順利進(jìn)行，在操作上除檢查實(shí)驗(yàn) 的氣密性、控制好溫度外，還應(yīng)注意將氫氣干燥、先通一段時(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡．
（4）請(qǐng)寫出硅的一種重要用途半導(dǎo)體或硅芯片或硅太陽(yáng)能電池板．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)①高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，書寫化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)題目給出的信息，利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾；
（3）氫氣是可燃性氣體，易產(chǎn)生爆炸，為防止安全事故的發(fā)生，所以先通一段時(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡；
（4）硅是一種良好的半導(dǎo)體材料．

解答 解：（1）高溫下，用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，碳做還原劑時(shí)生成CO，即化學(xué)方程式為：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+Si；
故答案為：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+Si；
（2）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℃），沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃可采用蒸餾方法；蒸餾的儀器需要的有：蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、錐形瓶．
故答案為：蒸餾；蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、錐形瓶；
（3）氫氣是可燃性氣體，當(dāng)氫氣的量達(dá)到一定時(shí)易產(chǎn)生爆炸，為防止安全事故的發(fā)生，所以先將氫氣干燥，并先通一段時(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡，
故答案為：將氫氣干燥；先通一段時(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡；
（4）硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，可用作硅芯片、硅太陽(yáng)能電池板，故答案為：半導(dǎo)體或硅芯片或硅太陽(yáng)能電池板．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)在高考題中出現(xiàn)，這種類型的題是高考的熱點(diǎn)，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮臀镔|(zhì)的性質(zhì)選取實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)藥品，然后進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)．