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高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅,同時(shí)得到一種可燃性氣態(tài);
②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si+3HCl=SiHCl3+H2)
③SiHCl3與過量的H2在1000℃~1100℃反應(yīng)制得純硅,已知SiHCl3能與水強(qiáng)烈反應(yīng),在空氣中易自燃.請(qǐng)回答:
(1)第一步制取硅的化學(xué)方程式2C+SiO2 高溫 Si+2CO↑2C+SiO2 高溫 Si+2CO↑.
(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℃),提純SiHCl3可采用蒸餾蒸餾的方法.
(3)實(shí)驗(yàn)室用SiHCl3與過量的H2反應(yīng)制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去):
①裝置B中的試劑是濃硫酸濃硫酸,裝置C需水浴加熱,目的是使SiHCl3氣化,與氫氣反應(yīng)使SiHCl3氣化,與氫氣反應(yīng).
②反應(yīng)一段時(shí)間后,裝置D中可觀察到有晶體硅生成,裝置D不能采用普通玻璃管的原因是SiHCl3與過量的H2在1000℃~1100℃反應(yīng)制得純硅,溫度太高,普通玻璃管易熔化SiHCl3與過量的H2在1000℃~1100℃反應(yīng)制得純硅,溫度太高,普通玻璃管易熔化,D中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是SiHCl3+H2=Si+3HClSiHCl3+H2=Si+3HCl.
③為保證實(shí)驗(yàn)的成功,操作的關(guān)鍵除題中已告知的之外,你認(rèn)為最重要的還有:裝置要嚴(yán)密裝置要嚴(yán)密,控制好溫度控制好溫度.(答出兩點(diǎn))
高溫
高溫
【答案】2C+SiO2 Si+2CO↑;蒸餾;濃硫酸;使SiHCl3氣化,與氫氣反應(yīng);SiHCl3與過量的H2在1000℃~1100℃反應(yīng)制得純硅,溫度太高,普通玻璃管易熔化;SiHCl3+H2=Si+3HCl;裝置要嚴(yán)密;控制好溫度
高溫
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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