Question

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：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑．
②粗硅與干燥的Cl₂反應制得SiCl₄：Si+2C1₂

△   .

SiCl₄．
③SiCl₄被過量的H₂在1 000～1 100℃時還原制得純硅：SiCl₄+2H₂

△   .

Si+4HCl．
某同學從資料中查知：SiCl₄的熔點為-7O℃，沸點為57.6℃，且在潮濕的空氣中能發生水解反應．該同學設計了如下制取純硅的實驗裝置（熱源及夾持裝置已略去）．請回答下列問題：
（1）使SiCl₄從裝置B中逸出與H₂充分混合，應采取的措施是

對裝置B水浴加熱

．
（2）裝置C不能采用普通玻璃管的原因是

在1000-1100℃時普通玻璃管會軟化

，石英的化學式是

SiO₂

．
（3）如果從裝置A中快速向裝置B中通入氣體，可能觀察到的現象是

B中液面上方產生少量白霧，液體中有少量白色膠狀物生成

．
（4）為防止空氣污染，含有SiCl₄的尾氣要通入盛有

NaOH

溶液的燒杯中，反應的化學方程式為

SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O

．
（5）為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度，還應對該裝置進行的改進是

在裝置A與B之間連接一盛有濃硫酸的洗氣瓶（或盛有堿石灰的干燥管）．

．

Answer 1

分析：（1）根據SiCl₄沸點低（57.6），故要使其逸出燒瓶與H₂反應，則需對燒瓶B進行水浴加熱；
（2）由于H₂還原SiCl₄的實驗是在某些方面1000-1100℃的高溫下進行的，在此溫度下普通玻璃管會軟化，故需用高熔點的石英玻璃管，石英的化學式是SiO₂；
（3）由SiCl₄易水解生成硅酸和氯化氫來分析現象；
（4）由SiCl₄易水解生成硅酸和氯化氫，所以用堿性溶液吸收，結合SiCl₄易水解生成硅酸和氯化氫，硅酸和氯化氫都能與堿反應來書寫方程式；
（5）H₂從A逸出時會帶出水蒸氣，使B中SiCl₄發生水解影響實驗；

解答：解：（1）SiCl₄沸點低（57.6），故要使其逸出燒瓶與H₂反應，則需對燒瓶B進行水浴加熱，
故答案為：對裝置B水浴加熱．
（2）H₂還原SiCl₄的實驗是在某些方面1000-1100℃的高溫下進行的，在此溫度下普通玻璃管會軟化，故需用高熔點的石英玻璃管，石英的化學式是SiO₂，
故答案為：在1000-1100℃時普通玻璃管會軟化；SiO₂
（3）SiCl₄易水解生成硅酸和氯化氫，氯化氫遇到空氣中的水蒸氣，B中液面上方產生少量白霧，液體中有少量白色皎狀物硅酸生成，
故答案為：B中液面上方產生少量白霧，液體中有少量白色膠狀物生成；
（4）SiCl₄易水解生成硅酸和氯化氫，所以用堿性溶液吸收，SiCl₄易水解生成硅酸和氯化氫，硅酸和氯化氫都能與堿反應，所以方程式為：SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O，
故答案為：NaOH、SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O；
（5）H₂從A逸出時會帶出水蒸氣，使B中SiCl₄發生水解影響實驗，所以可以想到應在A、B之間加一個干燥裝置故答案為：在裝置A與B之間連接一盛有濃硫酸的洗氣瓶（或盛有堿石灰的干燥管）；

點評：本題主要考查制取純硅過程中H₂還原SiCl₄的實驗，解題過程中要充分利用題干所給信息，去考慮裝置的設計、優化所應采取的措施．