2022高考化学一轮复习教案：第4章 第1讲 碳、硅及其重要化合物

这是一份2022高考化学一轮复习教案：第4章 第1讲 碳、硅及其重要化合物，共16页。


第1课时　必备知识——碳、硅及其重要化合物
知识清单
[重要物质]①碳；②CO和CO2；③H2CO3；④Si和SiO2；⑤H2SiO3
[基本规律]①CO2与盐或碱溶液的反应规律；②碳酸盐和碳酸氢盐的比较
知识点1　碳及其重要化合物

1．碳单质
(1)存在形式：碳单质有金刚石、石墨、C60等，它们互为同素异形体。
(2)三种重要单质的结构及性质

金刚石
石墨
C60
空间
结构



碳原
子的
排列
方式
空间网状结构，碳原子形成正四面体结构
片层状结构，层内碳原子形成正六边形
“足球”形状分子，碳原子形成正五边形和正六边形
物理
性质
熔点高，硬度大，不导电
熔点高，硬度小，能导电
不导电
(3)化学性质

相关反应的化学方程式
可燃性
2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
与氧化物反应
CuO：CuO＋CCu＋CO↑(冶炼金属)
SiO2：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制取粗硅)
H2O：C＋H2O(g)CO＋H2(制取水煤气)
与强氧化性酸反应　
浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
浓HNO3：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2.碳的两种氧化物(CO和CO2)
(1)一氧化碳(CO)
①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒的原因是与人体内血红蛋白相结合，因缺氧而中毒。
②化学性质及应用(写出有关化学方程式)
ⅰ.可燃性：可作燃料：2CO＋O22CO2。
ⅱ.还原性：可用于冶炼金属，CO还原Fe2O3：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
(2)二氧化碳(CO2)
①物理性质：CO2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
②化学性质：能与H2O、Na2O、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg等反应。
③CO2在自然界中的循环
ⅰ.CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。
ⅱ.自然界消耗CO2的主要反应：CO2＋H2O⇌H2CO3(溶于江水、海水中)；光合作用将CO2转化为O2；CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2(岩石的风化)。
3．碳酸(H2CO3)
弱酸、不稳定。碳酸(H2CO3)只能在水中存在。H2CO3在水中与CO2共存，故常将(CO2＋H2O)当碳酸用。
4．碳酸的酸式盐和正盐的比较
(1)在水中的溶解性
①含K＋、Na＋、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。
②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度：Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度：Na2CO3>NaHCO3。
(2)热稳定性
一般来说，热稳定性顺序为正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。
(3)水溶液的酸碱性
物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。

[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·全国卷Ⅲ)12 g石墨烯和12 g金刚石均含有NA个碳原子(√)
(2)(2020·全国卷Ⅲ)向CaCl2溶液中通入CO2：Ca2＋＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2H＋(×)
(3)(2019·全国卷Ⅱ)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生(√)
(4)(2019·全国卷Ⅱ)澄清的石灰水久置后出现白色固体：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(√)
(5)(2019·全国卷Ⅲ)活性炭具有除异味和杀菌作用(×)
(6)(2018·全国卷Ⅱ)碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查(×)
[通关2] (2018·江苏卷)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是(　　)
A．光合作用　　　　　　　　 B．自然降雨
C．化石燃料的燃烧 D．碳酸盐的沉积
C　[光合作用、自然降雨、碳酸盐的沉积均发生反应消耗CO2，引起大气中CO2含量下降；化石燃料的燃烧生成CO2，引起大气中CO2的含量上升。]
[通关3] (2020·江苏卷)实验室以CaCO3为原料，制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是(　　)

A．制备CO2　　　　　　　 B．收集CO2
C．滤去CaCO3 D．制得CaCl2·6H2O
D　[HCl与CaCO3反应可生成CO2，A项正确；CO2的密度比空气大，故从长管进气收集CO2，B项正确；CaCO3为难溶物，通过过滤法除去，C项正确；CaCl2·6H2O在蒸发时易失去结晶水，D项错误。]
[通关4] (深度思考)(全国卷Ⅰ·26题节选)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是____________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有_______。装置B的主要作用是___________________________________________。

(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、__________________。装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_________________________________。
解析　(1)乙二酸的分解产物中含有二氧化碳，所以装置C中产生气泡，澄清石灰水变浑浊；由于草酸易升华，在澄清石灰水中会生成白色沉淀草酸钙，所以在检验CO2之前必须将草酸蒸气除去，以免对二氧化碳的检验产生干扰，而装置B中的冰水冷凝即可除去草酸蒸气。
(2)①检验CO可用灼热的氧化铜，由于实验中需检验生成物的二氧化碳，所以在CO还原氧化铜之前必须预先将草酸分解生成的二氧化碳除去。因此装置的连接顺序是：首先使B中逸出的气体通过浓氢氧化钠溶液将二氧化碳除去，并用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽；然后将气体进行干燥以免玻璃管H炸裂，再通入玻璃管H使CO还原氧化铜。检验生成的二氧化碳仍需使用澄清石灰水。最后，用排水法收集未反应完的CO，以免污染空气。所以装置的连接顺序是F、D、G、H、D、I。
②若分解产物中含有CO，则玻璃管中红色的氧化铜变为黑色，其后的澄清石灰水会变浑浊。
答案　(1)气泡逸出、澄清石灰水变浑浊　CO2　冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I　CuO
②H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊

CO、CO2气体的除杂和检验
(1)除杂方法
CO中混有CO2
通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有CO
通过盛有灼热CuO的硬质试管
CO2中混有
少量SO2或HCl
通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，然后干燥气体
(2)检验CO气体：要用灼热的氧化铜，并将产生的气体通过澄清石灰水，溶液变浑浊。
①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去；②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。
知识点2　硅及其重要化合物

1．硅单质
(1)物理性质
灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。
(2)化学性质
常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下：
①与非金属单质反应
②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(3)主要用途
①良好的半导体材料；
②太阳能电池；
③计算机芯片。
2．二氧化硅
(1)存在
自然界中，硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。天然SiO2有晶体和无定形两种，统称硅石。
(2)物理性质
熔点高，硬度大，难溶于水。
(3)化学性质
SiO2为酸性氧化物，具有酸性氧化物的性质。
①SiO2可以与碱反应，生成硅酸盐，与NaOH溶液反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
②在高温条件下，可以与碳酸盐反应，与碳酸钙的反应为SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。
③在高温条件下，能够与碱性氧化物反应，与CaO的反应为SiO2＋CaOCaSiO3。
④常温下，与氢氟酸的反应为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
①SiO2是酸性氧化物，但不与水反应，不能用SiO2与水反应制备H2SiO3。②氢氟酸能与SiO2反应，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而应存放在塑料瓶中。
3．硅酸和硅酸盐
(1)硅酸(H2SiO3)

(2)硅酸盐(如Na2SiO3)
①Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与较强的酸反应：
ⅰ.与盐酸的反应为：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
ⅱ.通入少量CO2发生的反应为：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。

[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.7·浙江选考)单晶硅和石英互为同素异形体(×)
(2)(2020·天津卷)盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶(×)
(3)(2019·全国卷Ⅲ)高纯硅可用于制作光感电池(√)
(4)(2019·江苏卷)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋(×)
(5)(2018·海南卷)SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池(×)
(6)(2017·北京卷)将SO2通入Na2SiO3溶液，产生胶状沉淀，则酸性：H2SO3>H2SiO3(√)
[通关2] (人教必修1·P81，9题改编)从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下：
①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)Si(粗硅)＋2CO↑；
②Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4；
③SiCl4＋2H2Si(纯硅)＋4HCl。
下列说法中不正确的是(　　)
A．反应①中，焦炭的作用是还原剂
B．反应①和③都是置换反应
C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
D．反应②是化合反应
C　[反应①中C被氧化生成CO，则焦炭是还原剂，A项正确；反应①和③都是单质与化合物反应生成新单质和新化合物，属于置换反应，B项正确；反应②中，SiCl4是氧化剂，H2是还原剂，二者的物质的量之比为1∶2，C项错误；反应②是化合反应，D项正确。]
[通关3] (2021·安徽合肥质检)硅及其化合物是带来人类文明的重要物质。下列说法正确的是(　　)
A．陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐产品
B．水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂
C．某硅酸盐的化学式为KAlSi3O8，可用K2O·Al2O3·6SiO2表示
D．高纯硅可用于制造光导纤维，高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
C　[水晶的主要成分为SiO2，不属于硅酸盐产品，A项错误；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，属于混合物，B项错误；用于制造光导纤维的是二氧化硅，用于制造太阳能电池的是高纯硅，D项错误。]
[通关4] (深度思考)光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅(一种无机涂层)的工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的化学方程式为______________________________________________，
氧化剂为________(填化学式)。
(2)经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：
组分名称
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
质量分数
0.545
0.405
0.046 2
沸点/℃
57.6
31.8
8.2

组分名称
HCl
BCl3
PCl3
质量分数
0.000 3
0.001 93
0.001 57
沸点/℃
－85
12.5
75.5
图中“操作X”的名称为______________；PCl3的电子式为______________________。
(3)反应Ⅲ和Ⅳ中尾气的用途为__________；反应Ⅳ的化学方程式为_______________。
解析　(1)反应Ⅰ是焦炭还原SiO2，反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑；氧化剂是所含元素化合价降低的物质，根据反应方程式可知，二氧化硅中硅的化合价由＋4价→0价，即SiO2是氧化剂。
(2)根据表格数据，除HCl、BCl3和SiH2Cl2常温下是气体外，其余为液体，因此采用精馏(或蒸馏)的方法得到SiCl4，PCl3是共价化合物，最外层都满足8电子稳定结构，其电子式为
(3)反应Ⅲ中得到的物质为SiO2和HCl，尾气是HCl，反应Ⅳ中发生的反应是3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl，尾气是HCl，因此尾气的用途是制备盐酸。
答案　(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　 SiO2
(2)精馏(或蒸馏)　
(3)制取盐酸(或其他合理答案)　3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl

知识点3　无机非金属材料

1．传统无机非金属材料
(1)常见硅酸盐材料比较

水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
(2)玻璃生产中的两个重要反应：
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
2．新型无机非金属材料
材料类别
主要特性
示例
用途
高温结构
陶瓷
能承受高
温，强度高
氮化硅
陶瓷
汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体
陶瓷
具有电
学特性
二氧化
锡陶瓷
集成电路中的半导体
光学材料
具有光
学特性
光导纤维
光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷
具有生
物功能
氧化铝
陶瓷
人造骨骼、人造关节、接骨螺钉

[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2018·天津卷)汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土(√)
(2)(2020.1·浙江选考)二氧化硅导电能力强，可用于制造光导纤维(×)
(3)(2017·江苏卷)下列转化能一步实现：CaCO3CaOCaSiO3(√)
(4)(海南卷)石英砂可用于生产单晶硅(√)
(5)(海南卷)可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液(×)
(6)(重庆卷)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应(×)
[通关2] (2019·北京卷)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是(　　)



A．4.03米大口径碳化硅反射镜
B．2022年冬奥会聚氨酯速滑服



C．能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线
D．“玉兔二号”钛合金筛网轮
A　[A对：碳化硅材料属于无机非金属材料，且碳、硅元素属于同主族元素。B错：聚氨酯属于合成高分子材料。C错：碳包覆银纳米线不属于无机非金属材料。D错：钛合金属于金属材料。]
[通关3] (2020.7·浙江选考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是(　　)
A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
B．具有吸水性，需要密封保存
C．能与SO2反应生成新盐
D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2
D　[Ca3SiO5可以写成CaSiO3·2CaO，CaO与水反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2继续与NH4Cl反应生成CaCl2、NH3和H2O，A项正确；CaO具有吸水性，B项正确；CaO与SO2反应生成CaSO3，C项正确；CaSiO3与盐酸反应生成CaCl2和H2SiO3沉淀，固体为H2SiO3，D项错误。]
[通关4] (深度思考)(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式：_____________________________________________。
(2)一种工业用硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的主要工艺流程如下：

①净化N2和H2时，铜屑的作用是________________________________________，硅胶的作用是_________________________________________________________________。
②在氮化炉中发生反应3SiO2(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)＋3O2(g)　ΔH＝－727.5 kJ·mol－1，开始时，严格控制氮气的流速以控制温度的原因是__________________________________；
体系中要通入适量的氢气是为了__________________________________。
③X可能是____________(填“盐酸”“硝酸”“硫酸”或“氢氟酸”)。
解析　(1)根据原子个数守恒可写出化学方程式3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。
(2)①由于氧气和水蒸气都能腐蚀氮化硅，而氮气和氢气中含有水蒸气和氧气，所以铜屑的作用是除去氧气，硅胶的作用是除去水蒸气。②因为该反应是放热反应，如果温度过高，局部过热，会导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触；通入氢气能将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去。③由于工业用硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。
答案　(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
(2)①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气　②该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)　③硝酸

训练(十七)　碳、硅及其重要化合物

1．(2021·湖北沙市中学检测)改革开放40多年以来，我国的“科学技术”取得了令人瞩目的成就。下列有关材料的说法不正确的是(　　)
A．5G芯片“巴龙5000”的主要材料是SiO2
B．“玉兔二号”的太阳能电池帆板的材料是高纯硅
C．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通信材料
D．碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用于制造柴油机
A　[5G芯片“巴龙5000”的主要材料是Si，A项错误；太阳能电池帆板的主要材料是高纯硅，B项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，传导光的能力很强，是非常好的通信材料，C项正确；碳化硅陶瓷耐高温且不易传热，可作耐高温材料，用于制造柴油机等，D项正确。]
2．(2021·四川雅安高三调研)科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　)

A．CO2是自然界碳循环中的重要物质
B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原
C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料
D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料
C　[CO2电催化时，在阴极发生还原反应转化为燃料，C项错误。]
3．(2021·安徽阜阳检测)高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
下列说法正确的是(　　)
A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑
B．灼烧熔融的Na2CO3固体，可用石英坩埚
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．反应①③中硅元素均被还原
D　[步骤①中焦炭过量，反应生成Si和CO，A项错误；石英坩埚中含有SiO2，高温熔融Na2CO3固体时反应生成Na2SiO3，B项错误；硅、二氧化硅都能与氢氟酸反应生成SiF4气体，C项错误；反应①、③中Si均由＋4价降低到0价，硅元素均被还原，D项正确。]
4．(2021·湖南五市十校联考)下图是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法错误的是(　　)

A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极
B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应
C．黄铜矿冶铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶铁的原料
D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法
B　[生产玻璃使用的原料是SiO2、纯碱和石灰石，高温下发生复杂反应，生成Na2SiO3、CaSiO3和CO2，不涉及氧化还原反应，B项错误。]

5．(2021·湖南衡阳检测)灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是(　　)

A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯
B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水
C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种
D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的
D　[由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。]
6．(2021·云南玉溪检测)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备高纯硅的主要步骤如下：
①高温下用炭还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2；
③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
(1)第①步制备粗硅的化学方程式为_____________________________________。
(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3采用的方法为____________。
(3)用SiHCl3与过量的H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：

①装置B中的试剂是____________。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________________________________________。
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为____________________________________________。
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________________________________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________(填写字母代号)。
a．碘水　　　　　　　 B．氯水
c．NaOH溶液 D．KSCN溶液
e．Na2SO3溶液
解析　(1)第①步高温下利用炭还原SiO2制得粗硅，化学方程式为2C＋SiO22CO↑＋Si。
(2)SiHCl3、SiCl4和HCl的沸点分别为33.0℃、57.6℃和－84.7℃，其沸点相差较大，故提纯SiHCl3可采用分馏法。
(3)①Zn粒与稀硫酸反应制取的H2中含有水蒸气，装置B中盛有浓硫酸，用于干燥H2。
装置C中烧瓶需要加热，其目的是促使SiHCl3气化，得到SiHCl3蒸气。
②D中SiHCl3与H2在1 000～1 100℃下发生反应生成Si和HCl，反应一段时间后，D中观察到有固体生成。该反应在1 000～1 100℃下进行，温度太高，普通玻璃管易熔化。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检验实验装置的气密性，控制好反应温度及排尽装置内的空气，防止生成的Si被O2氧化。
④产品硅中若含有铁单质，用稀盐酸溶解后生成FeCl2，可利用氯水和KSCN溶液检验是否含有FeCl2。
答案　(1)2C＋SiO22CO↑＋Si　(2)分馏法
(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶的SiHCl3气化　②有固体物质生成　在反应温度下，普通玻璃会软化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl　③排尽装置内的空气　④bd