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高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅,同时得到一种可燃性气体;
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl
3(Si+3HCl
SiHCl
3+H
2);
③SiHCl
3与过量的H
2在1 100~1 200 ℃的温度下反应制得纯硅,已知SiHCl
3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。
请回答:
(1)第一步制取粗硅的化学反应方程式为
。
(2)粗硅与HCl气体反应完全后,经冷凝得到的SiHCl
3(沸点33.0 ℃)中含有少量SiCl
4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点-84.7 ℃),提纯SiHCl
3采用的方法为
。
(3)实验室用SiHCl
3与过量的H
2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去):
①装置B中的试剂是
,装置C中的烧杯需要加热,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是
。
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的气密性,控制好反应温度以及
。