Question

2．加热条件下，硅单质和HCl反应生成SiHCl₃是粗硅提纯的重要步骤．某小组设计如图所示装置完成上述转化（夹持装置略去）．

已知：SiHCl₃的沸点为33.0°C，易溶于有机溶剂，能与水剧烈反应，在空气中易被氧化，CCl₄的沸点为76.8°C．
请回答：
（1）仪器a的名称为蒸馏烧瓶；导管g的作用为平衡压强，使浓硫酸容易滴加（或其它合理答案）；
（2）装置A中，浓硫酸体现的性质为吸水性；实验时，需先打开分液漏斗活塞，一段时间后，在点燃C处酒精灯，理由是排尽装置中的空气，避免SiHCl₃与空气中的水蒸气反应和被O₂氧化；
（3）装置C中发生反应的化学方程式为Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
（4）装置D中所得的液态混合物的分离方法为蒸馏．（填操作名称）
（5）反应后的气体通过装置F中的NaOH溶液后，对逸出气体的处理方法为点燃（或气囊收集）；
（6）SiHCl₃在潮湿的空气中被氧化，生成一种氧化物和一种无氧酸，该反应的化学方程式为2SiHCl₃+O₂+2H₂O═2SiO₂+6HCl．

Answer 1

分析 粗硅提纯：装置A，蒸馏烧瓶中盛放浓盐酸，分液漏斗中盛放浓硫酸，利用浓硫酸的吸水性以及氯化氢的挥发性，打开分液漏斗活塞，从A中排出氯化氢气体，排尽装置中的空气，装置B，对氯化氢气体进行干燥，装置C，粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl₃：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；装置F中的氢氧化钠是为了吸收过量的氯化氢，装置E防止F中的水蒸气进入装置D与SiHCl₃发生反应，装置D收集SiHCl₃，通过装置F后，剩余气体为氢气，可通过点燃或气囊收集处理． 
（1）根据仪器a的特征以及常见仪器的名称解答，装置A中的b导管是为了平衡压强的作用；
（2）浓硫酸具有吸水性，氯化氢易挥发，SiHCl₃能与水剧烈反应，在空气中易被氧化；
（3）硅和氯化氢在加热的条件下反应生成和三氯硅烷和氢气；
（4）得到的产物沸点不同，可以控制沸点通过蒸馏的方法得到SiHCl₃；
（5）反应后的气体为氢气，氢气具有可可燃性，可通过燃烧或气囊收集的方法处理尾气；
（6）SiHCl₃在潮湿的空气中被氧化，生成一种氧化物为二氧化硅，一种无氧酸根据原子守恒可知为氯化氢．

解答 解：（1）仪器a是具有支管的烧瓶，为蒸馏烧瓶，装置A中的b导管是为了平衡压强的作用，使分液漏斗中的液体浓硫酸顺利流下，
故答案为：蒸馏烧瓶；平衡压强，使浓硫酸容易滴加（或其它合理答案）；
（2）装置A，蒸馏烧瓶中盛放浓盐酸，分液漏斗中盛放浓硫酸，利用浓硫酸的吸水性以及氯化氢的挥发性，打开分液漏斗活塞，从A中排出氯化氢气体，SiHCl₃的沸点为33.0°C，易溶于有机溶剂，能与水剧烈反应，在空气中易被氧化，实验时，需先打开分液漏斗活塞，一段时间后，在点燃C处酒精灯，排尽装置中的空气，避免SiHCl₃与空气中的水蒸气反应和被O₂氧化，
故答案为：吸水性； 排尽装置中的空气，避免SiHCl₃与空气中的水蒸气反应和被O₂氧化；
（3）根据题干信息，硅单质和HCl反应生成SiHCl₃可知，硅和氯化氢反应的方程式为：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，
故答案为：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
（4）SiHCl₃的沸点为33.0°C，易溶于有机溶剂，制出的SiHCl₃可能不纯，提纯SiHCl₃的方法是利用其沸点较低，通过蒸馏的方法分离得到纯净的SiHCl₃，
故答案为：蒸馏；
（5）硅单质和HCl反应Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl₃：Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；装置F中的氢氧化钠是为了吸收过量的氯化氢，通过装置F后，剩余气体为氢气，氢气燃烧生成水，可通过点燃或气囊收集处理，
故答案为：点燃（或气囊收集）；
（6）硅的稳定氧化物为二氧化硅，SiHCl₃在潮湿的空气中被氧化，生成一种氧化物为二氧化硅，根据原子守恒可知一种无氧酸为氯化氢，所以该反应的化学方程式为：2SiHCl₃+O₂+2H₂O═2SiO₂+6HCl，
故答案为：2SiHCl₃+O₂+2H₂O═2SiO₂+6HCl．

点评 本题考查了粗硅的提纯，题目难度中等，明确实验原理和实验目的是解题关键，注意硅及其化合物的性质，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．