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），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：

相关信息如下：
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	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸点/℃	57.7	12.8	-	315	-
熔点/℃	-70.0	-107.2	-	-	-
升华温 度/℃	-	-	180	300	162

请回答下列问题：
（1）装置A中g管的作用是

平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下

；装置C中的试剂是

浓硫酸

．
（2）甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ．但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表．

方案	优点	缺点
甲	①收集产品的导管粗，不会堵塞导管 ②冷凝产品，减少产品损失	①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解 ②尾气没有处理，污染环境
乙	①有尾气处理装置，注重环保 ②避免空气中的水蒸气进入装置	①产品易堵塞导管 ②没有冷凝装置，产品易损失

（3）在上述（2）的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表达：

在装置Ⅰ的i处接干燥管j

．
（4）SiCl₄与H₂反应的化学方程式为

SiCl₄+2H₂

高温  .

Si+4HCl

．

Answer 1

分析：（1）g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下；浓硫酸可干燥氯气；
（2）收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置；
（3）应避免空气中的水蒸气进入装置；
（4）氢气能与四氯化硅反应生成单质硅和氯化氢．

解答：解：（1）g管使分液漏斗与烧瓶连通，使浓盐酸顺利滴下．由信息知，四氯化硅与水反应，故需除去氯气中的水．B瓶装饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，C瓶装浓硫酸干燥氯气，
故答案为：平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下；浓硫酸；
（2）四氯化硅在常温下易液化，如果收集产品的导管太细易堵塞导管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾气中含有氯气，要设置尾气处理装置，四氯化硅易水解，要避免空气中的水蒸气进入产品收集装置，故答案为：

方案	优点	缺点
甲	①收集产品的导管粗，不会堵塞导管 ②冷凝产品，减少产品损失	①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使四氯化硅水解 ②尾气没有处理，污染环境
乙	①有尾气处理装置，注重环保 ②避免空气中的水蒸气进入装置	①产品易堵塞导管 ②没有冷凝装置，产品易损失

；
（3）应避免空气中的水蒸气进入装置，在装置Ⅰ的i处接干燥管j，故答案为：在装置Ⅰ的i处接干燥管j；
（4）氢气能与四氯化硅反应生成单质硅和氯化氢，反应方程式：SiCl₄+2H₂

高温  .

Si+4HCl，故答案为：SiCl₄+2H₂

高温  .

Si+4HCl．

点评：本题考查化学实验方案设计，题目难度中等，注意掌握实验原理．