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：
高温(1)制粗硅：SiO2＋2C===== Si(粗)＋2CO↑。 (2) 粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3： △Si＋3HCl=========SiHCl3＋H2。
Cu粉或Ag粉
(3)SiHCl3与过量H2在1 100～1 200 ℃下反应制得纯硅。 [习
练]________________________________________
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： △SiHCl＋H； Si＋3HCl=====32
③SiHCl3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。
高温Si＋2CO↑ (2)①浓硫酸 使滴入烧瓶答案：(1)SiO2＋2C=====
中的SiHCl3气化 ②有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻璃会高温Si＋3HCl ③排尽装置中的空气 软化 SiHCl3＋H2=====
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：
①焦炭②HCl③精馏
石英砂――→粗硅――→SiHCl3（粗）――→SiHCl3（纯）
高温△④H2
――→高纯硅 高温
①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学方程式：____________ _____________________________________________________。 ②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