Question

【題目】晶體硅是一種重要的非金屬材料，有科學家認為硅是“21世紀的能源”、“未來的石油”。

(1)工業上生產純硅的工藝流程如下：

石英砂的主要成分是SiO2，在制備粗硅時，焦炭的作用是__________(填“氧化劑”或“還原劑”)；在該反應中，若消耗了3.0 g SiO2 ，則轉移電子的總數為_______________。

(2)某實驗室利用SiHCl3(沸點33.0 ℃)與過量H2在1 000 ℃～1 100 ℃反應制得純硅。已知SiHCl3能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。裝置如圖所示(熱源及夾持裝置略去)。

①裝置B中的試劑是___________。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是_________________。

②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現象是______________________；裝置D中發生反應的化學方程式為___________________________________。

③為檢驗產品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需要加入的試劑有______(填字母)。

a.碘水 b.氯水　 c.Na2SO3溶液　 d.KSCN溶液

Answer 1

【答案】還原劑 1.204×1023或0.2NA 濃硫酸 使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 有固體物質生成 SiHCl3＋H2Si＋3HCl bd

【解析】

(1)根據工藝流程寫出化學方程式，從化合價的變化判斷焦炭的作用，根據化學方程式和質量關系求出轉移的電子數；

(2) ①A生成的氫氣經過干燥，進入D與從C中汽化的SiHCl3反應制粗硅，B是干燥裝置，②氫氣和SiHCl3發生置換反應，寫出化學方程式；

③選擇檢驗亞鐵離子的試劑；

(1)根據流程可知，化學方程式為SiO2+2CSi+2CO，碳的化合價升高，做還原劑， 1mol SiO2參加反應轉移的電子數為4mol，反應中消耗了3.0 g SiO2 ，n==0.05 mol，轉移電子為0.2 mol，即1.204×1023或0.2NA；

(2)SiHCl3能與H2O強烈反應，需要用濃硫酸干燥氫氣，反應需要的溫度比較高，在D中反應，SiHCl3的沸點較低，C中的燒瓶需要加熱是為了使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化；

②裝置D中有硅單質生成，即有固體物質生成 。此反應為 SiHCl3＋H2Si＋3HCl；

③亞鐵離子的檢驗通常用的方法是：先向溶液中加入KSCN，溶液不變紅色，再加入氯水溶液變紅色，即可卻確定有亞鐵離子，答案為bd。