Question

【題目】某實驗小組模擬工業(yè)上用SiHCl3與H2在1357 K的條件下制備高純硅，實驗裝置如下圖所示 (加熱及夾持裝置略去)：(SiHCl3相對分子質(zhì)量為:135．5)

已知SiHCl3的性質(zhì)如下：沸點為33．0℃；密度為1．34 g·mL－1；易溶于有機(jī)溶劑；能與H2O劇烈反應(yīng)；在空氣中易被氧化。請回答：

(1)裝置C中的燒瓶用水浴加熱的優(yōu)點為_____________________。

(2)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。

(3)裝置E的作用為___________________。

(4)相關(guān)實驗步驟如下，其合理順序為_______________ (填序號)。

①加熱裝置C，打開K2，滴加6．5 mL SiHCl3；

②打開K1，裝置A中反應(yīng)一段時間；

③關(guān)閉K1； ④關(guān)閉K2； ⑤加熱裝置D至1357 K。

(5)計算SiHCl3的利用率：對裝置E中液體進(jìn)行分液操作，取上層液體20．00 mL轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，滴加幾滴酚酞溶液。用0．1 mol·L－1鹽酸滴定，達(dá)到滴定終點時，消耗鹽酸20．00 mL。達(dá)到滴定終點的現(xiàn)象是____________。SiHCl3的利用率為__________％(保留兩位小數(shù))。

(6)設(shè)計實驗，檢驗SiHCl3與水反應(yīng)后，所得溶液中存在鹽酸___________________

Answer 1

【答案】受熱均勻，得到平穩(wěn)的SiHCl3氣流 SiHCl3+H2Si+3HCl 四氯化碳吸收未反應(yīng)的SiHCl3；氫氧化鈉溶液吸收HCl；防止倒吸 ②⑤①④③ 溶液紅色褪去，且半分鐘不變色 93.34 取兩份溶液，一份加入石蕊試液，變紅，另一份加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現(xiàn)白色沉淀，則證明溶液中存在鹽酸

【解析】

A裝置制備氫氣，B裝置中盛放濃硫酸干燥氫氣，防止SiHCl3水解，同時利用生成的氫氣排盡裝置內(nèi)空氣，防止安全事故的發(fā)生，在D中反應(yīng)得到高純硅，同時生成HCl氣體，D裝置中四氯化碳吸收未反應(yīng)的SiHCl3，氫氧化鈉溶液吸收HCl，還可以防止倒吸，最后可以利用燃燒法處理氫氣，據(jù)此分析解答。

(1)裝置C中的燒瓶用水浴加熱，可以使燒瓶受熱均勻，得到平穩(wěn)的SiHCl3氣流，故答案為：受熱均勻，得到平穩(wěn)的SiHCl3氣流；

(2)D中經(jīng)過干燥的氫氣與SiHCl3在1357 K反應(yīng)生成Si與HCl，反應(yīng)方程式為：SiHCl3+H2Si+3HCl，故答案為：SiHCl3+H2Si+3HCl；

(3)裝置E中的四氯化碳可以吸收未反應(yīng)的SiHCl3，氫氧化鈉溶液可以吸收HCl，同時導(dǎo)管插入四氯化碳中可以防止倒吸，故答案為：四氯化碳吸收未反應(yīng)的SiHCl3；氫氧化鈉溶液吸收HCl；防止倒吸；

(4)先通入氫氣，排盡裝置中空氣，再加熱石英管，提高原理利用率，反應(yīng)完畢停止通氫氣，其合理順序為：②⑤①④③，故答案為：②⑤①④③；

(5)滴定終點時，氫氧化鈉完全反應(yīng)，溶液紅色褪去，且半分鐘不變色；氫氧化鈉物質(zhì)的量等于生成的HCl與后加入HCl的物質(zhì)的量之和，則生成HCl的物質(zhì)的量=0.2L×1mol/L-0.02L×0.1mol/L×=0.18mol，由SiHCl3+H2Si+3HCl，可知參加反應(yīng)SiHCl3為=0.06mol，故SiHCl3的利用率為×100%=93.34%，故答案為：溶液紅色褪去，且半分鐘不變色；93.34；

(6)檢驗溶液中含有H+、Cl-可以證明生成HCl，具體實驗方案為：取兩份溶液，一份加入石蕊試液，變紅，另一份加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現(xiàn)白色沉淀，則證明溶液中存在鹽酸，故答案為：取兩份溶液，一份加入石蕊試液，變紅，另一份加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現(xiàn)白色沉淀，則證明溶液中存在鹽酸。