2019年高中化学专题讲座（八）硅单质的精制（含解析）鲁科版必修1.docx

专题讲座(八)硅单质的精制高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业生产的硅含有多种杂质，需经提纯处理得到高纯硅。工业生产纯硅制法如下：(1)制粗硅：SiO22CSi(粗)2CO。(2) 粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2。 (3)SiHCl3与过量H2在1 1001 200 下反应制得纯硅。练习_1晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2；SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第步制备粗硅的化学方程式为_。(2)用SiHCl3 与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：装置B中的试剂是_，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_。反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_，装置D中发生反应的化学方程式为_。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置气密性，控制好反应温度以及_。解析：(1)在高温条件下，用C还原SiO2生成Si和CO。(2)因为由Zn、稀硫酸制得的H2中会混有少量H2O，而SiHCl3能与H2O剧烈反应，所以要对H2进行干燥，根据装置应选择液态干燥剂浓硫酸。装置C用水浴加热SiHCl3使其气化，和H2进入装置D反应，因为SiHCl3与H2在高温下反应，温度很高，普通玻璃会软化，因此不能使用普通玻璃管。因为SiHCl3在空气中易自燃，实验中还要注意先通一段时间H2以排尽装置中的空气。答案：(1)SiO22CSi2CO(2)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3气化有固体物质生成在此反应温度下，普通玻璃会软化SiHCl3H2Si3HCl排尽装置中的空气2硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式：_。整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_。(2)下列有关硅材料的说法正确的是_(填序号)。A碳化硅硬度大，可用于生产砂纸、砂轮等B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料光导纤维D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅解析：(1)H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3H2Si3HCl。SiHCl3和H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2；用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。(2)A项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等。B项，氮化硅熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷和轴承。D项，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，是由石英砂(SiO2)、石灰石、纯碱高温下反应生成的，化学方程式为Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2，但玻璃没有固定的熔点。E项，