Question

单质硅是信息产业中重要的基础材料．通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），

单质硅是信息产业中重要的基础材料．通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度为450～500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅．以下是实验室制备四氯化硅的装置图（ABCD）和氢气还原SiCl4的实验装置图，加热部分装置省略（EFGH）：相关信息：①四氯化硅遇水极易水解②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物③有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8-315-熔点/℃-70.0-107.2---升华温度/℃--180300162（1）写出工业制备粗硅的方程式______；（2）A中所发生的反应的离子方程式______；（3）B和C中分别装的试剂名称为______ 和______；（4）提纯该反应中所得的四氯化硅的方法是______，制备四氯化硅的实验装置图有一个明显缺陷，请提出改进措施______；（5）氢气还原四氯化硅的装置图中，G装置需要水浴加热，目的是______；（6）氢气还原四氯化硅的装置图中，为保证实验安全，H装置加热之前必须进行的实验操作是______．

Answer 1

由制备四氯化硅的实验流程可知，A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应生成氯气，B中饱和实验水除去HCl，C装置中浓硫酸干燥氯气，D中发生Si与氯气的反应生成四氯化硅，由信息可知，E装置制取氢气，F可防止倒吸，最后氢气还原SiCl₄，
（1）碳能与二氧化硅反应生成硅单质，化学反应方程式：2C+SiO₂

高温  .

Si+2CO↑，故答案为：2C+SiO₂

高温  .

Si+2CO↑；
（2）装置A是氯气发生装置，A中的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）浓盐酸具有挥发性，加热促进挥发，导致制取的氯气中含有氯化氢，为除去氯化氢，装置B中的试剂应该吸收氯化氢而不能吸收氯气，为饱和食盐水，装置C用浓硫酸吸水，故答案为：饱和食盐水；浓硫酸；
（4）粗硅与氯气反应后得到沸点较低的液态四氯化硅，其中常混有一些高沸点、难挥发性杂质，因沸点不同，则分离提纯法选分馏法，防止空气中的水蒸气进入与SiCl₄反应，需在D装置后连接装有浓硫酸的洗气瓶，
故答案为：分馏；D装置后连接装有浓硫酸的洗气瓶；
（5）水浴加热受热均匀，便于控制加热温度，故答案为：均匀受热，控温更加准确；
（6）氢气属于易燃性气体，不纯时加热易爆炸，需通入氢气一段时间后，于装置末端检验氢气的纯度，纯净后才能点燃，
故答案为：通入氢气一段时间后，于装置末端检验氢气的纯度，纯净后才能点燃．