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制備純硅的實驗裝置

發布時間:2022-04-08 00:04:28

『壹』 硅的主要制備方法

實驗室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅,用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉,再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅,即得單質硅。這種方法製得的都是不夠純凈的無定形硅,為棕黑色粉末。工業上生產硅是在電弧爐中還原硅石(SiO2含量大於99%)。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時,能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低(0.3%~0.8%),採用質量高的硅石(SiO2大於99%),可直接煉出製造硅鋼片用的高質量硅。高純的半導體硅可在1,200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl3或SiCl4製得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。 用鎂還原二氧化硅可得無定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅。電子工業中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而製得。

『貳』 如何製取高純硅的步驟 高一知識

制備高純硅需要粗硅、HCl和氫氣,分別由石英、天燃氣和食鹽製得
化學式如下:

食鹽制備HCl:NaCl+H2SO4→NaHSO4+HCl
天燃氣制備H2:CH4+CO2→2H2+2CO
石英制備粗硅:SiO2+2C→Si+2CO
Si+3HCl=SiHCl3+H2
SiHCl3+H2=Si+3HCl 得到高純硅

『叄』 製取純硅的化學方程式

樓樓你好
SiO2+2C=2CO+Si(高溫,得到粗硅)
MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O(加熱)
C+H2O=CO+H2(高溫)
這兩步是製取氯氣和氫氣作為加工粗硅的原料
制純硅
Si+2Cl2=SiCl4(加熱)
SiCl4+2H2=Si+4HCl(加熱)
這道題的答案應該寫這兩個方程式
如有疑問請追問
祝學好

『肆』 實驗室如何製取純硅

粗硅的製取是用沙子和碳在高溫下反應生成粗硅和一氧化碳。高純硅的制備是利用粗硅和金屬鎂反應得到硅化鎂,再讓硅化鎂和鹽酸反應得到氯化鎂和氣體硅烷,在加熱氣體硅烷即可得到高純硅。另外,實驗室中固體單質是基本物質,實驗室制備方法是利用基本物質來製取其他物質的。所以硅是沒有實驗室制備方法的,只有工業制備方法。

『伍』 工業製取單質硅的方法

工業上生產硅是在電弧爐中還原硅石(二氧化硅含量大於99%)。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時,能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低(0.3%~0.8%),採用質量高的硅石(二氧化硅大於99%),可直接煉出製造硅鋼片用的高質量硅。

高純的半導體硅可在1,200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅製得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。實驗室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅,用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉,再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅,即得單質硅。

(5)制備純硅的實驗裝置擴展閱讀

硅的應用領域:

1、高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半導體;摻入微量的第VA族元素,形成n型半導體。

2、金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結,製成金屬陶瓷復合材料,它耐高溫,富韌性,可以切割,既繼承了金屬和陶瓷的各自的優點,又彌補了兩者的先天缺陷。

3、光導纖維通信,最新的現代通信手段。用純二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纖維。激光可在玻璃纖維的通路里,發生無數次全反射而向前傳輸,代替了笨重的電纜。

『陸』 晶體硅是重要的非金屬材料.制備純硅的主要步驟如下:①高溫下用碳還原二氧化硅製得粗硅(含鐵、鋁、磷等

(1)裝置B中是制備氯氣的發生裝置,利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應生成氯氣的反應,反應的化學方程式為:MnO2+2Cl-+4H+

.

『柒』 晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下:①高溫下用過量的碳還原二氧化硅製得粗硅,同時

(1)高溫下,碳做還原劑時,生成CO,即2C+SiO2═2CO+Si.故答案為:2C+SiO2═2CO+Si
(2)利用沸點的不同提純SiHCl3屬於蒸餾,故答案為:蒸餾
(3)濃硫酸是常用的乾燥劑,裝置C需水浴加熱,目的是使SiHCl3氣化,與氫氣反應;SiHCl3與過量的H2在1000℃~1100℃反應製得純硅,溫度太高,普通玻璃管易熔化;保證實驗成功的關鍵是:裝置要嚴密;控制好溫度等;書寫化學方程式時,要注意配平.故答案為:①濃硫酸;使SiHCl3氣化,與氫氣反應;②SiHCl3與過量的H2在1000℃~1100℃反應製得純硅,溫度太高,普通玻璃管易熔化;SiHCl3+H2=Si+3HCl;③裝置要嚴密;控制好溫度.

『捌』 粗硅提純的實驗裝置中,各裝置的作用都是什麼,具體的化學方程式是什麼

粗硅中含有硅和其他固體雜質,提純一般用氯氣加熱 然後用氫氣還原反應產物 SiO2 + 2C =高溫專= Si + 2CO↑ Si + 2Cl2 = SiCl4 SiCl4 + 2H2 =△= Si + 4HCl因為你沒有畫出實屬驗裝置圖,各裝置的作用沒法回答。

『玖』 晶體硅是一種重要的非金屬材料,制備純硅的主要步驟如下:①高溫下用碳還原二氧化硅製得粗硅②粗硅與乾燥

(i)高溫下,SiO2和C反應生成Si和CO,反應方程式為 SiO2+2C

高溫
.

『拾』 怎樣制備高純硅

高純硅的制備一般首先由硅石(SiO2)製得工業硅(粗硅),再製成高純的多晶硅,最後拉製成半導體材料硅單晶。

工業上是用硅石(SiO2)和焦炭以一定比例混合,在電爐中加熱至1600~1800℃而製得純度為95%~99%的粗硅,其反應如下:SiO2+2C=Si+2CO

粗硅中一般含有鐵、鋁、碳、硼、磷、銅等雜質,這些雜質多以硅化構成硅酸鹽的形式存在,為了進一步提高工業粗硅的純度,可採用酸浸洗法,使雜質大部分溶解(有少數的碳化硅不溶)。其生產工藝過程是:將粗硅粉碎後,依次用鹽酸、王水、(HF+H2SO4)混合酸處理,最後用蒸餾水洗至中性,烘乾後可得含量為99.9%的工業粗硅。

高純多晶硅的制備方法很多,據布完全統計有十幾種,但所有的方法都是從工業硅(或稱硅鐵,因為含鐵較多)開始,首先製取既易提純又易分解(即還原)的含硅的中間化合物如SiCl4、SiHCl3、SiH4等,再使這些中間化合物提純、分解或還原成高純度的多晶硅

目前我國制備高純硅多晶硅主要採用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法。一般說來,由於三氯氫硅還原法具有一定優點,目前比較廣泛的被應用。此外,由於SiH4具有易提純的特點,因此硅烷熱分解法是制備高純硅的很有發展潛力的方法。下面我們就分別介紹上述三種方法制備高純硅的化學原理。

1. 三氯氫硅還原法

(1) 三氯氫硅的合成

第一步:由硅石製取粗硅 硅石(SiO2)和適量的焦炭混合,並在電爐內加熱至1600~1800℃ 可製得純度為95%~99%的粗硅。其反應式如下:

SiO2+3C=SiC+2CO(g)↑

2SiC+SiO2=3Si+2CO(g)↑

總反應式: SiO2+2C=Si+2CO(g)↑

生成的硅由電爐底部放出,澆鑄成錠。用此法生產的粗硅經酸處理後,其純度可達到99.9%。

第二步:三氯氫硅的合成 三氯氫硅是由乾燥的氯化氫氣體和粗硅粉在合成爐中(250℃)進行合成的。其主要反應式如下:Si+3HCl=SiHCl3+H2(g)

(2) 三氯氫硅的提純

由合成爐中得到的三氯氫硅往往混有硼、磷、砷、鋁等雜質,並且它們是有害雜質,對單晶硅質量影響極大,必須設法除去。

近年來三氯氫硅的提純方法發展很快,但由於精餾法工藝簡單、操作方便,所以,目前工業上主要用精餾法。三氯氫硅精餾是利用三氯氫硅與雜質氯化物的沸點不同而分離提純的。

一般合成的三氯氫硅中常含有三氯化硼(BCl3)、三氯化磷(PCl3)、四氯化硅(SiCl4)、三氯化砷(AsCl3)、三氯化鋁(Al2Cl3)等氯化物。其中絕大多數氯化物的沸點與三氯氫硅相差較大,因此通過精餾的方法就可以將這些雜質除去。但三氯化硼和三氯化磷的沸點與三氯氫硅相近,較難分離,故需採用高效精餾,以除去這兩種雜質。精餾提純的除硼效果有一定限度,所以工業上也採用除硼效果較好的絡合物法。

三氯氫硅沸點低,易燃易爆,全部操作要在低溫下進行,一般操作環境溫度不得超過25℃,並且整個過程嚴禁接觸火星,以免發生爆炸性的燃燒。

(3) 三氯氫硅的氫還原

提純三氯氫硅和高純氫混合後,通入1150℃還原爐內進行反應,即可得到硅,總的化學反應是:SiHCl3+H2=Si+3HCl

生成的高純多晶硅淀積在多晶硅載體上。

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