Question

晶体硅是一种重要的非金属材料，有科学家认为硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。

(1)工业上生产纯硅的工艺流程如下：

石英砂的主要成分是SiO₂，在制备粗硅时，焦炭的作用是__________(填“氧化剂”或“还原剂”)；在该反应中，若消耗了3.0 g SiO₂ ，则转移电子的总数为_______________。

(2)某实验室利用SiHCl₃(沸点33.0 ℃)与过量H₂在1 000 ℃～1 100 ℃反应制得纯硅。已知SiHCl₃能与H₂O强烈反应，在空气中易自燃。装置如图所示(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为检验产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂有______(填字母)。

a.碘水          b.氯水　      c.Na₂SO₃溶液　   d.KSCN溶液

Answer

还原剂 1.204×1023或0.2NA 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 有固体物质生成 SiHCl3＋H2Si＋3HCl bd

【解析】

(1)根据工艺流程写出化学方程式，从化合价的变化判断焦炭的作用，根据化学方程式和质量关系求出转移的电子数；

(2) ①A生成的氢气经过干燥，进入D与从C中汽化的SiHCl3反应制粗硅，B是干燥装置，②氢气和SiHCl3发生置换反应，写出化学方程式；

③选择检验亚铁离子的试剂；

(1)根据流程可知，化学方程式为SiO2+2CSi+2CO，碳的化合价升高，做还原剂， 1mol SiO2参加反应转移的电子数为4mol，反应中消耗了3.0 g SiO2 ，n==0.05 mol，转移电子为0.2 mol，即1.204×1023或0.2NA；

(2)SiHCl3能与H2O强烈反应，需要用浓硫酸干燥氢气，反应需要的温度比较高，在D中反应，SiHCl3的沸点较低，C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化；

②装置D中有硅单质生成，即有固体物质生成 。此反应为 SiHCl3＋H2Si＋3HCl；

③亚铁离子的检验通常用的方法是：先向溶液中加入KSCN，溶液不变红色，再加入氯水溶液变红色，即可却确定有亚铁离子，答案为bd。