高中化学专题讲座八硅单质的精制学案新人教版必修1 下载本文

环滁皆山也。其西南诸峰,林壑尤美,望之蔚然而深秀者,琅琊也。山行六七里,渐闻水声潺潺而泻出于两峰之间者,酿泉也。峰回路转,有亭翼然临于泉上者,醉翁亭也。作亭者谁?山之僧智仙也。名之者谁?太守自谓也。

高中化学专题讲座八硅单质的精制学案新人教版必修1

[例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:

①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;

②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3:Si+3HClSiHCl3+H2; ③SiHCl3与过量H2在1 000~1 100 ℃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①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):

①装置B中的试剂是________,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是___________________________________________________。

②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_______________________________________________。

③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

至于负者歌于途,行者休于树,前者呼,后者应,伛偻提携,往来而不绝者,滁人游也。临溪而渔,溪深而鱼肥。酿泉为酒,泉香而酒洌;山肴野蔌,杂然而前陈者,太守宴也。宴酣之乐,非丝非竹,射者中,弈者胜,觥筹交错,起坐而喧哗者,众宾欢也。

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环滁皆山也。其西南诸峰,林壑尤美,望之蔚然而深秀者,琅琊也。山行六七里,渐闻水声潺潺而泻出于两峰之间者,酿泉也。峰回路转,有亭翼然临于泉上者,醉翁亭也。作亭者谁?山之僧智仙也。名之者谁?太守自谓也。

用水浴加热SiHCl3使其汽化,和H2进入装置D反应,因为SiHCl3与H2在1 000~1 100 ℃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)SiO2+2CSi+2CO↑

(2)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在此反应温度下,普通玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl ③排尽装置中的空气

[例?] 工业上可利用石英砂生产粗硅,其主要原理为SiO2+2CSi(粗)+2CO↑。

工业上可通过如图所示流程由粗硅进一步制得纯硅:

(1)反应a的化学方程式为Si(粗)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g),反应b的化学方程式为_________________________________

______________________________________________________。 (2)以上工艺中可循环使用的物质是_______________________。 (3)若反应a、b中硅元素的利用率均为80%,制粗硅时有10%的SiO2转化为SiC,则生产25.2吨纯硅需纯度为75%的石英砂________吨。

解析:(1)根据流程图可知,反应b的反应物为SiHCl3、H2,生成物为Si(纯)、HCl:SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl。(2)根据反应a、b可知,反应a产生的H2是反应b的反应物,反应b产生的HCl是反应a的反应物,所以H2、HCl是可循环使用的物质。(3)设生产25.2 吨纯硅需纯度为75%的石英砂m吨。由硅原子守恒,×(1-10%)×80%×80%=,得m=125。

答案:(1)SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl (2)H2、HCl (3)125

至于负者歌于途,行者休于树,前者呼,后者应,伛偻提携,往来而不绝者,滁人游也。临溪而渔,溪深而鱼肥。酿泉为酒,泉香而酒洌;山肴野蔌,杂然而前陈者,太守宴也。宴酣之乐,非丝非竹,射者中,弈者胜,觥筹交错,起坐而喧哗者,众宾欢也。

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