《2019教案 化学（鲁科版）试题：专题讲座（八） Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019教案 化学（鲁科版）试题：专题讲座（八） Word版含解析.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题讲座专题讲座(八八) 硅单质的精制 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。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：工业生产纯硅制法如下： (1)制粗硅：制粗硅：SiO22CSi(粗粗)2CO。 = = = = = = 高高温温 (2) 粗硅与干燥粗硅与干燥 HCl 气体反应制得气体反应制得 SiHCl3： Si3HClSiHCl3H2。 = = = = = = = = = Cu粉粉或或Ag粉粉 (3)SiHCl
2、3与过量与过量 H2在在 1 1001 200 下反应制得纯硅。下反应制得纯硅。 练习练习_ 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：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： 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅； 粗硅与干燥的粗硅与干燥的 HCl 气体反应制得气体反应制得 SiHCl3： Si3HClSiHCl3H2； = = = = = SiHCl3与过量与过量H2在高温下反应制得纯硅。 已知在高温下反应制得纯硅。 已知SiHCl3能与能与H2O 剧烈反应，在空气中易自燃。剧烈反应，在空气中易自燃。 请回答下列问题：请回答下列问题：
3、(1)第步制备粗硅的化学方程式为第步制备粗硅的化学方程式为 _ _ _ _。 (2)用用SiHCl3 与过量与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持 装置均已略去 热源及夹持 装置均已略去)： 装置装置 B 中的试剂是中的试剂是_，装置，装置 C 中的烧瓶需要加热，其目 的是 中的烧瓶需要加热，其目 的是_。 反应一段时间后，装置反应一段时间后，装置 D 中观察到的现象是中观察到的现象是_ _， 装置装置 D 不能采用普通玻璃管的原因是不能采用普通玻璃管的原因是_ _， 装置装置 D 中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为_ _。 为保证制备纯硅实验
4、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 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：解析：(1)在高温条件下，用在高温条件下，用 C 还原还原 SiO2生成生成 Si 和和 CO。(2)因为 由 因为 由 Zn、稀硫酸制得的、稀硫酸制得的 H2中会混有少量中会混有少量 H2O，而，而 SiHCl3能与能与 H2O 剧 烈反应，所以要对 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进行干燥，根据装置应选择液态干燥剂浓 硫酸。装置 浓 硫酸。装置 C 用水浴加热用水浴加热 SiHCl3使其气化，和使其气化，和
5、H2进入装置进入装置 D 反应， 因为 反应， 因为 SiHCl3与与 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 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 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。以排尽装置中的空气。 答案：答案：(1)SiO22CSi2CO (2)浓硫酸 使滴入浓硫酸 使滴入 = = = = = 高高温温 烧瓶中的烧瓶中的 SiHCl3气化 有固体物质生成 在此反应温度下，普通玻 璃会软化 气化 有固体物质生成 在此反应温度下
6、，普通玻 璃会软化 SiHCl3H2Si3HCl 排尽装置中的空气 排尽装置中的空气 = = = = = 高高温温 2硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：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： 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： 石石英英砂砂 焦焦炭炭 高高温温 粗粗硅硅 HCl SiHCl3（粗粗） 精精馏馏 SiHCl3（纯纯） H2 高高温温 高高纯纯硅硅 写出由纯写出由纯 Si
7、HCl3制备高纯硅的化学方程式：制备高纯硅的化学方程式：_ _。 整个制备过程必须严格控制无水无氧。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 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：和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：_ _； H2还原还原 SiHCl3过程中若混入过程中若混入 O2，可能引起的后果是，可能引起的后果是 _ _。 (2)下列有关硅材料的说法正确的是下列有关硅材料的说法正确的是_(填序号填序号)。 A碳化硅硬度大，可用于生产砂纸、砂轮等碳化硅硬度大，可用于生产砂纸、砂轮等 B氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温
8、陶瓷和轴承氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承 C高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料光导纤维光导纤维 D普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高 E盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅 解析：解析：(1)H2还原还原 SiHCl3可制备可制备 Si，化学方程式为，化学方程式为 SiHCl3H2 Si3HCl。SiHCl3和和 H2O 反应生成反应生成 H2SiO3、HCl 和和 H2； = = = = = 高高温温 用用 H
9、2还原还原 SiHCl3过程中若混入过程中若混入 O2， 则高温下， 则高温下 H2与与 O2反应发生爆炸。反应发生爆炸。 (2)A 项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等。项，碳化硅硬度很大，可用于生产砂纸、砂轮等。B 项，氮化硅 熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷和轴承。 项，氮化硅 熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷和轴承。D 项，普通玻璃的主 要成分是 项，普通玻璃的主 要成分是 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，是由石英砂，是由石英砂(SiO2)、石灰石、纯碱、石灰石、纯碱 高温下反应生成的，化学方程式为高温下反应生成的，化学方程式为 Na2CO3SiO2Na2SiO3 = = = = = 高高温温 CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2，但玻璃没有固，但玻璃没有固 = = = = = 高高温温 定的熔点。定的熔点。E 项，项，Si 与与 HCl 不反应。不反应。 答 案 ：答 案 ： (1) SiHCl3 H2Si 3HCl SiHCl3 = = = = = 高高温温 3H2O=H2SiO33HClH2 高温下 高温下 H2与与 O2混合发生爆炸 混合发生爆炸 (2)ABC