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+2CSi+2CO↑．
②粗硅與干燥的Cl₂反應(yīng)制得SiCl₄：Si+2C1₂SiCl₄．
③SiCl₄被過(guò)量的H₂在1 000～1 100℃時(shí)還原制得純硅：SiCl₄+2H₂Si+4HCl．
某同學(xué)從資料中查知：SiCl₄的熔點(diǎn)為-7O℃，沸點(diǎn)為57.6℃，且在潮濕的空氣中能發(fā)生水解反應(yīng)．該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下制取純硅的實(shí)驗(yàn)裝置（熱源及夾持裝置已略去）．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）使SiCl₄從裝置B中逸出與H₂充分混合，應(yīng)采取的措施是______．
（2）裝置C不能采用普通玻璃管的原因是______，石英的化學(xué)式是______．
（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(xiàn)象是______．
（4）為防止空氣污染，含有SiCl₄的尾氣要通入盛有______溶液的燒杯中，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____．
（5）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，還應(yīng)對(duì)該裝置進(jìn)行的改進(jìn)是______．

Answer 1

解：（1）SiCl₄沸點(diǎn)低（57.6），故要使其逸出燒瓶與H₂反應(yīng)，則需對(duì)燒瓶B進(jìn)行水浴加熱，
故答案為：對(duì)裝置B水浴加熱．
（2）H₂還原SiCl₄的實(shí)驗(yàn)是在某些方面1000-1100℃的高溫下進(jìn)行的，在此溫度下普通玻璃管會(huì)軟化，故需用高熔點(diǎn)的石英玻璃管，石英的化學(xué)式是SiO₂，
故答案為：在1000-1100℃時(shí)普通玻璃管會(huì)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(chǎn)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(chǎn)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(yīng)，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(shí)會(huì)帶出水蒸氣，使B中SiCl₄發(fā)生水解影響實(shí)驗(yàn)，所以可以想到應(yīng)在A、B之間加一個(gè)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）；
分析：（1）根據(jù)SiCl₄沸點(diǎn)低（57.6），故要使其逸出燒瓶與H₂反應(yīng)，則需對(duì)燒瓶B進(jìn)行水浴加熱；
（2）由于H₂還原SiCl₄的實(shí)驗(yàn)是在某些方面1000-1100℃的高溫下進(jìn)行的，在此溫度下普通玻璃管會(huì)軟化，故需用高熔點(diǎn)的石英玻璃管，石英的化學(xué)式是SiO₂；
（3）由SiCl₄易水解生成硅酸和氯化氫來(lái)分析現(xiàn)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(jié)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(yīng)來(lái)書(shū)寫(xiě)方程式；
（5）H₂從A逸出時(shí)會(huì)帶出水蒸氣，使B中SiCl₄發(fā)生水解影響實(shí)驗(yàn)；
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查制取純硅過(guò)程中H₂還原SiCl₄的實(shí)驗(yàn)，解題過(guò)程中要充分利用題干所給信息，去考慮裝置的設(shè)計(jì)、優(yōu)化所應(yīng)采取的措施．