题目

题型：不详难度：来源：

获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅，单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法有：
方法一：三氯甲硅烷(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：

方法二：用金属硅化物(Mg₂Si)与盐酸作用制得硅烷，再热分解硅烷可得高纯硅。
根据上述信息回答以下问题：
(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由焦炭还原得到的硅为何还要进一步处理？_________________________________________________________。
(2)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式：
①____________________________________________________________；
②__________________________________________________________。
(3)写出由纯SiHCl₃制备高纯硅的化学方程式：____________________________________。
(4)在方法一中，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H₂SiO₃、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：________________；H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是_____________________________________________________。
(5)比较方法一和方法二，分析一下各自的优缺点____________________________________。

答案

(1)由C还原SiO₂得到的单质硅中，杂质含量过高，将它用HCl、Cl₂处理得到低沸点SiHCl₃，便于蒸发提纯，然后再还原得高纯硅
(2)①Mg₂Si＋4HCl=2MgCl₂＋SiH₄↑
②SiH₄Si＋2H₂
(3)SiHCl₃＋H₂Si＋3HCl
(4)SiHCl₃＋3H₂O=H₂SiO₃＋3HCl＋H₂↑
Si被氧化成SiO₂而得不到Si单质， H₂和O₂混合发生爆炸
(5)方法一的优点是原料来源丰富，但与方法二相比，步骤较复杂，方法二的优点是流程简单，缺点是原料需要制备

解析

(1)C还原SiO₂得到的单质硅是粗硅，杂质的含量高，需要进一步的提纯处理；(2)Mg₂Si与盐酸作用生成硅烷，同时生成MgCl₂；(3)注意副产物为HCl；(4)SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和另一种物质，写出配平的化学方程式：SiHCl₃＋3H₂O=H₂SiO₃＋H₂↑＋3HCl；H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是：高温下，H₂遇O₂发生爆炸。