Question

3．作為推行“低碳經濟”的重要科技進步，太陽能光伏發(fā)電成為2010年上海世博會的“亮點”．太陽能光伏發(fā)電最關鍵的材料是高純硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）還原法是當前制備高純硅的主要方法．生產流程示意如圖所示：

（1）石英砂的主要成分是SiO₂，工業(yè)上制取粗硅的化學方程式為：SiO₂+2C═Si+2R，R的化學式為CO；該反應的基本類型是置換反應．
（2）整個制備過程必須達到無水無氧．在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，可能引起的后果是硅被氧化得不到高純硅，還會引起爆炸．
（3）為了達到綠色化學和資源綜合利用的目的，在生產過程中物質A需要循環(huán)使用，寫出SiHCl₃與H₂反應的化學方程式2SiHCl₃+3H₂$\frac{\underline{\;1084℃\;}}{\;}$2Si+6HCl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質量守恒定律的微觀解釋：化學反應前后原子的種類和數(shù)目不變．可知在化學反應方程式中，反應物和生成物中所含的原子的種類和數(shù)目相同．由此可推斷化學反應方程式中反應物或生成物的化學式；根據(jù)反應各類型的特點判斷；
（2）根據(jù)氫氣與氧氣反應的情況和Si與氧氣反應的情況考慮；
（3）SiHCl₃（粗）和氫氣反應，生成高純硅和氯化氫氣體的反應物是SiHCl₃（粗）和氫氣，生成物是硅和氯化氫，反應條件是1084℃進行分析．

解答 解：（1）根據(jù)質量守恒定律和化學方程式可得，R的化學式中應含有Si的個數(shù)為：（1-1）÷2=0，應含有O的個數(shù)為：2÷2=1，應含有C的個數(shù)為：2÷2=1．故可判斷R的化學式為：CO；化學方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO，是一種單質與一種化合物反應生成另一種單質和另一種化合物的反應，屬于置換反應；
（2）在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，還原出的Si會被再次氧化，得不到純凈的Si，氫氣與氧氣會發(fā)生反應并放出大量熱量，會引起爆炸，所以整個制備過程必須達到無水無氧；
（3）SiHCl₃（粗）和氫氣反應，生成高純硅和氯化氫氣體的反應物是SiHCl₃（粗）和氫氣，生成物是硅和氯化氫，反應條件是1084℃，化學方程式為：2SiHCl₃+3H₂$\frac{\underline{\;1084℃\;}}{\;}$2Si+6HCl．
故答案為：（1）CO，置換反應；
（2）硅被氧化得不到高純硅，還會引起爆炸；
（3）2SiHCl₃+3H₂$\frac{\underline{\;1084℃\;}}{\;}$2Si+6HCl．

點評 本題主要是考查學生的綜合分析能力，不但要求學生具備有關物質的基礎知識，而且要有實驗操作的經歷和分析、解決化學實驗問題的能力．