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氣體反應制得SiHCl₃：Si+3HCl$\frac{\underline{\;300℃\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
③SiHCl₃與過量H₂在1000～1100℃反應制得純硅已知SiHCl₃，能與H₂O強烈反應，在空氣中易自燃．
請回答下列問題：
（1）第①步制備粗硅的化學反應方程式為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33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），提純SiHCl₃采用的方法為蒸餾．進行此實驗時，需要的儀器有蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、錐形瓶（加熱和夾持儀器除外）．
（3）為了保證第③步反應能安全、順利進行，在操作上除檢查實驗 的氣密性、控制好溫度外，還應注意將氫氣干燥、先通一段時間H₂，將裝置中的空氣排盡．
（4）請寫出硅的一種重要用途半導體或硅芯片或硅太陽能電池板．

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，書寫化學方程式；
（2）根據(jù)題目給出的信息，利用沸點的不同提純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，所以先通一段時間H₂，將裝置中的空氣排盡；
（4）硅是一種良好的半導體材料．

解答 解：（1）高溫下，用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，碳做還原劑時生成CO，即化學方程式為：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33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），沸點的不同提純SiHCl₃可采用蒸餾方法；蒸餾的儀器需要的有：蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、錐形瓶．
故答案為：蒸餾；蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、錐形瓶；
（3）氫氣是可燃性氣體，當氫氣的量達到一定時易產(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；先通一段時間H₂，將裝置中的空氣排盡；
（4）硅是一種良好的半導體材料，可用作硅芯片、硅太陽能電池板，故答案為：半導體或硅芯片或硅太陽能電池板．

點評 本題考查了實驗方案設計的有關知識，鐵離子和亞鐵離子的檢驗在高考題中出現(xiàn)，這種類型的題是高考的熱點，是學習的重點，會根據(jù)實驗目的和物質的性質選取實驗裝置和實驗藥品，然后進行相應的實驗．