Question

(10分)晶体硅是一种重要的非金属材料。请写出晶体硅的二种用途：______、______

制备纯硅的主要步骤如下：

①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅

②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl₃(常温下为液态，易挥发)

③SiHCl₃与过量Ｈ₂在1000～1100℃反应制得纯硅。

已知:Ⅰ.SiHCl₃水解会生成两种气态产物，请写出其水解的化学方程式：___________。

Ⅱ.SiHCl₃ 在空气中自燃。请回答下列问题：

（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）用SiHCl₃与过量Ｈ₂反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）

①装置Ｂ中的试剂是　　　　 ，装置Ｃ中的烧瓶需要加热，其目的是______________，

②反应一段时间后，装置Ｄ中观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　_　　，

装置Ｄ中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　___　　，

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度

以及　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　_____________　，

④设计鉴定产品硅中是否含少量Fe单质的方法:_________________________________。

Answer

计算机芯片、太阳能电池。(2分)  SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑(2分)

(1)①SiO2＋2CSi＋2CO↑(1分)

(2)①浓H2SO4，(1分)                       使SiHCl3气化，(1分)

②D石英管的内壁附有灰黑色晶体，(1分)     SiHCl3＋H2Si+3HCl，(1分)

③先通一段时间H2,将装置中的空气排尽，(1分)

④取少量产品于试管中加盐酸溶解，再滴加氯水和KSCN(aq)，若出现红色说明含Fe，若不出现红色说明不含Fe。(2分)

【解析】晶体硅的二种只要用途是计算机芯片、太阳能电池；SiHCl3水解会生成两种气态产物，则根据原子守恒可知，气体是氯化氢和氢气，所以方程式为SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑。

（1）焦炭在高温下还原二氧化硅制取粗硅，方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。

（2）①由于SiHCl3易水解，所以必须干燥氢气，即B中试剂是浓硫酸；由于SiHCl3是液态，因此加热的目的是使SiHCl3气化。

②在D中氢气还原SiHCl3生成单质硅，所以D中现象是石英管的内壁附有灰黑色晶体，方程式为SiHCl3＋H2Si+3HCl。

③由于高温下氢气及硅都能和空气中的氧气反应，而装置中含有空气，所以应先通一段时间H2,将装置中的空气排尽。

④铁是活泼的金属，能和酸反应，而硅和一般的酸是不反应的，所以正确的方法是取少量产品于试管中加盐酸溶解，再滴加氯水和KSCN(aq)，若出现红色说明含Fe，若不出现红色说明不含Fe。