Question

【題目】三氯硅烷（SiHCl3）在空氣中極易燃燒，易與水反應生成兩種酸，主要用于生產多晶硅、硅油等，熔點為134 ℃、沸點為31.8 ℃。已知氯化氫氣體在加熱條件下可與單質硅反應得到三氯硅烷，某同學利用如圖裝置制備一定量的三氯硅烷（加熱裝置均省略）。

（1）制備HCl氣體的方法之一是將濃硫酸與濃鹽酸混合，下列性質與制備原理無關的是______（填字母），B裝置的作用是___________________，冰鹽水的作用是________________________。

A．濃硫酸具有脫水性 B．濃硫酸具有吸水性

C．鹽酸具有揮發性 D．氣體的溶解度隨溫度升高而降低

（2）實驗開始后，首先要通入一段時間的HCl氣體后才能對C處試劑加熱，目的是：①排出裝置中空氣，防止硅與氧氣反應，②_____________________。該套實驗裝置有兩處明顯的錯誤：①E中會產生倒吸，②____________________。E裝置的用途是_______________________。

（3）加熱條件下，C中發生的是置換反應，相應的化學方程式為________________________。

（4）制得的SiHCl3中含有少量SiCl4（沸點為57.6 ℃），提純SiHCl3采用的適宜方法為__________，收集SiHCl3時溫度應控制在_____________。

（5）設計一個實驗證明C中產生的氣體是H2：_______________________________。

Answer 1

【答案】（1）A 除去HCl氣體中的水蒸氣 冷卻生成的SiHCl3，使其液化，以便收集

（2）防止生成的SiHCl3與氧氣反應 D、E之間缺少一個盛有濃硫酸的干燥裝置 吸收HCl氣體，防止其污染空氣

（3）Si+3HClSiHCl3+H2

（4）蒸餾 31.8 ℃

（5）點燃E裝置出口處的氣體，氣體能燃燒產生淡藍色火焰，將冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯壁上有水珠

【解析】（1）濃硫酸與濃鹽酸混合制取HCl氣體，利用了濃硫酸的吸水性、鹽酸的揮發性以及氣體的溶解度隨溫度升高（濃硫酸吸水放熱）而降低的性質，與濃硫酸的脫水性無關，故選A。B裝置裝有干燥劑，用于除去HCl氣體中的水蒸氣。冰鹽水的作用是冷卻生成的SiHCl3，使其液化，以便收集起來。

（2）由題給信息知SiHCl3在空氣中極易燃燒，還易與水反應，先通入一段時間HCl氣體，排出空氣的目的之二是防止生成的SiHCl3與氧氣反應；整套裝置缺陷之二是D、E之間缺少一個干燥裝置，否則E中水蒸氣逆流進入試管中與SiHCl3反應；HCl氣體在C裝置中無法反應完，故E是用于吸收HCl氣體，防止其污染空氣。

（3）置換反應生成的單質是H2。

（4）SiHCl3和SiCl4沸點差異較大，故適宜的分離方法是蒸餾，收集31.8 ℃時的餾分即得到SiHCl3。

（5）可在E裝置出口處點燃氣體，氣體燃燒時產生淡藍色火焰，將冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯壁上有水珠，說明有氫氣生成。