Question

晶體硅是一種重要的非金屬材料．請(qǐng)寫出晶體硅的二種用途：

計(jì)算機(jī)芯片

、

太陽(yáng)能電池

．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(yīng)制得SiHCl₃（常溫下為液態(tài)，易揮發(fā)）
③SiHCl₃與過量H₂在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅．
已知：
Ⅰ．SiHCl₃水解會(huì)生成兩種氣態(tài)產(chǎn)物，請(qǐng)寫出其水解的化學(xué)方程式：

SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑

．
Ⅱ．SiHCl₃ 在空氣中自燃．請(qǐng)回答下列問題：
（1）第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為

SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑

．
（2）用SiHCl₃與過量H₂反應(yīng)制備純硅的裝置如下（熱源及夾持裝置略去）

①裝置B中的試劑是

濃H₂SO₄

，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是

使SiHCl₃氣化

；
②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是

D石英管的內(nèi)壁附有灰黑色晶體

，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si+3HCl

；
③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及

先通一段時(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡

；
④設(shè)計(jì)鑒定產(chǎn)品硅中是否含少量Fe單質(zhì)的方法：

取少量產(chǎn)品于試管中加鹽酸溶解，再滴加氯水和KSCN（aq），若出現(xiàn)紅色說明含F(xiàn)e，若不出現(xiàn)紅色說明不含F(xiàn)e．

．

Answer 1

分析：硅單質(zhì)的用途為：制造計(jì)算機(jī)芯片、太陽(yáng)能電池；
Ⅰ．SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫；
Ⅱ．（1）高溫下，碳和二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化碳；
（2）①生成的氫氣含有水蒸氣，用濃H₂SO₄干燥；加熱促使SiHCl₃氣化；
②SiHCl₃和氫氣反應(yīng)有硅單質(zhì)生成，根據(jù)硅的顏色判斷D裝置中的顏色變化；SiHCl₃和H₂反應(yīng)生成硅和氯化氫；
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(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡；
④根據(jù)二價(jià)鐵離子的性質(zhì)選取相應(yīng)的試劑，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷是否含有鐵，亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀褪色，硫氰化鉀能使鐵離子變紅色．

解答：解：硅單質(zhì)是良好的半導(dǎo)體材料，計(jì)算機(jī)芯片、太陽(yáng)能電池；故答案為：計(jì)算機(jī)芯片、太陽(yáng)能電池；
Ⅰ．SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫，反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，
故答案為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑；
Ⅱ．（1）高溫下，碳和二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化碳，反應(yīng)方程式為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，
故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；
（2）①鋅和稀硫酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以生成的氫氣含有水蒸氣，為干燥氫氣，一般選用濃H₂SO₄干燥；氣體的反應(yīng)速率較大，所以加熱的目的是使SiHCl₃氣化，
故答案為：濃硫酸；使SiHCl₃氣化；
②高溫下，SiHCl₃和氫氣反應(yīng)生成硅單質(zhì)，硅單質(zhì)是灰黑色固體，所以D裝置中的現(xiàn)象是：石英管的內(nèi)壁附有灰黑色晶體，反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si+3HCl，
故答案為：石英管的內(nèi)壁附有灰黑色晶體；SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si+3HCl；
③氫氣是可燃性氣體，當(dāng)氫氣的量達(dá)到一定時(shí)易產(chǎn)生爆炸，為防止安全事故的發(fā)生，所以先通一段時(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡，
故答案為：先通一段時(shí)間H₂，將裝置中的空氣排盡；
④鐵能和酸反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；亞鐵離子能被氯水氧化生成鐵離子，鐵離子遇硫氰化鉀溶液變紅色，所以可以用酸性高錳酸鉀或氯水和硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)鐵的存在，
故答案為：取少量產(chǎn)品于試管中加鹽酸溶解，再滴加氯水和KSCN（aq），若出現(xiàn)紅色說明含F(xiàn)e，若不出現(xiàn)紅色說明不含F(xiàn)e．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)在高考題中出現(xiàn)，這種類型的題是高考的熱點(diǎn)，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮臀镔|(zhì)的性質(zhì)選取實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)藥品，然后進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)．