Question

單質硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎材料．通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硼、磷等雜質），粗硅與氯氣反應生成四氯化硅（反應溫度為450～500℃），四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅．以下是實驗室制備四氯化硅的裝置圖（ABCD）和氫氣還原SiCl₄的實驗裝置圖，加熱部分裝置省略（EFGH）：

相關信息：①四氯化硅遇水極易水解
②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物
③有關物質的物理常數(shù)見下表：

物質	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸點/℃	57.7	12.8	-	315	-
熔點/℃	-70.0	-107.2	-	-	-
升華溫度/℃	-	-	180	300	162

（1）寫出工業(yè)制備粗硅的方程式

 

；
（2）A中所發(fā)生的反應的離子方程式

 

；
（3）B和C中分別裝的試劑名稱為

 

 和

 

；
（4）提純該反應中所得的四氯化硅的方法是

 

，制備四氯化硅的實驗裝置圖有一個明顯缺陷，請?zhí)岢龈倪M措施

 

；
（5）氫氣還原四氯化硅的裝置圖中，G裝置需要水浴加熱，目的是

 

；
（6）氫氣還原四氯化硅的裝置圖中，為保證實驗安全，H裝置加熱之前必須進行的實驗操作是

 

．

Answer 1

考點：硅和二氧化硅,制備實驗方案的設計

專題：碳族元素

分析：（1）碳能與二氧化硅反應生成硅單質；
（2）二氧化錳和濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應生成氯化錳、氯氣和水；
（3）裝置B中的試劑應該吸收氯化氫而不能吸收氯氣，裝置C中的試劑應該吸收水而不能吸收氯氣；
（4）利用混合物的沸點不同，可用分餾的方法分離；缺少防止空氣中的水蒸氣進入裝置與四氯化硅發(fā)生反應裝置；
（5）水浴加熱受熱均勻；
（6）氫氣屬于易燃性氣體，不純時加熱易爆炸．

解答： 解：由制備四氯化硅的實驗流程可知，A中發(fā)生二氧化錳與濃鹽酸的反應生成氯氣，B中飽和實驗水除去HCl，C裝置中濃硫酸干燥氯氣，D中發(fā)生Si與氯氣的反應生成四氯化硅，由信息可知，E裝置制取氫氣，F(xiàn)可防止倒吸，最后氫氣還原SiCl₄，
（1）碳能與二氧化硅反應生成硅單質，化學反應方程式：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑，故答案為：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑；
（2）裝置A是氯氣發(fā)生裝置，A中的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）濃鹽酸具有揮發(fā)性，加熱促進揮發(fā)，導致制取的氯氣中含有氯化氫，為除去氯化氫，裝置B中的試劑應該吸收氯化氫而不能吸收氯氣，為飽和食鹽水，裝置C用濃硫酸吸水，故答案為：飽和食鹽水；濃硫酸；
（4）粗硅與氯氣反應后得到沸點較低的液態(tài)四氯化硅，其中常混有一些高沸點、難揮發(fā)性雜質，因沸點不同，則分離提純法選分餾法，防止空氣中的水蒸氣進入與SiCl₄反應，需在D裝置后連接裝有濃硫酸的洗氣瓶，
故答案為：分餾；D裝置后連接裝有濃硫酸的洗氣瓶；
（5）水浴加熱受熱均勻，便于控制加熱溫度，故答案為：均勻受熱，控溫更加準確；
（6）氫氣屬于易燃性氣體，不純時加熱易爆炸，需通入氫氣一段時間后，于裝置末端檢驗氫氣的純度，純凈后才能點燃，
故答案為：通入氫氣一段時間后，于裝置末端檢驗氫氣的純度，純凈后才能點燃．

點評：本題考查制備實驗方案的設計，綜合了氯氣的制法、硅的提純等實驗知識，為高頻考點，把握制備原理及實驗流程中的反應、物質的性質等為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的綜合考查，題目難度中等．