Question

13．硅（Si）是太陽(yáng)能電池和電腦芯片不可缺少的材料．利用石英砂（主要成分為二氧化硅）生產(chǎn)高純硅的流程圖如圖（整個(gè)制備過程必須達(dá)到無水、無氧氣）．

回答下列問題：
（1）請(qǐng)寫出由純SiHCl₃制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1084℃\;}}{\;}$Si+3HCl，該反應(yīng)的基本反應(yīng)類型是置換反應(yīng)．
（2）整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧氣．SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和另一種物質(zhì)，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式SiHCl₃+3H₂O=H₂SiO₃+3HCl+H₂；H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，可能引起的后果是爆炸．
（3）石英砂的主要成分是二氧化硅．高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料----光導(dǎo)纖維．二氧化硅和二氧化碳一樣，也能與氫氧化鈉溶液生成硅酸鈉（其水溶液稱水玻璃）和水．請(qǐng)寫出二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O．
（4）以上生產(chǎn)高純硅的流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)是HCl．

Answer 1

分析 根據(jù)給出的轉(zhuǎn)化關(guān)系對(duì)應(yīng)的過程分析每個(gè)對(duì)應(yīng)的問題，或者直接分析每個(gè)問題，從給出的信息中找對(duì)應(yīng)的信息．

解答 解：
（1）由于是氫氣和SiHCl₃在1084℃制備高純硅，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得，生成的另外的物質(zhì)為HCl，則對(duì)應(yīng)的純SiHCl₃制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1084℃\;}}{\;}$Si+3HCl（溫度以題干為準(zhǔn)，不宜寫為高溫等，因?yàn)椴煌瑴囟瓤赡墚a(chǎn)物不同），為化合物和單質(zhì)生成新的化合物和新的單質(zhì)，數(shù)據(jù)置換反應(yīng)．
（2）整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧氣．SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和另一種物質(zhì)，先假設(shè)未知物質(zhì)為X，得到對(duì)應(yīng)的除X之外已經(jīng)前后相等的化學(xué)反應(yīng)方程式為 SiHCl₃+3H₂O=H₂SiO₃+3HCl+X，可以推斷X為H₂；H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，由于氫氣具有可燃性，混入氧氣時(shí)，氫氣和氧氣反應(yīng)可能導(dǎo)致爆炸（是可能而非一定，屬于爆炸極限的問題）．
（3）二氧化硅和二氧化碳一樣，也能與氫氧化鈉溶液生成硅酸鈉（其水溶液稱水玻璃）和水．也就是說二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O．
（4）以上生產(chǎn)高純硅的流程中，由于開始用到HCl，后來生成了HCl，所以可循環(huán)使用的物質(zhì)是HCl．
故答案為：
（1）SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1084℃\;}}{\;}$Si+3HCl； 置換反應(yīng)．
（2）SiHCl₃+3H₂O=H₂SiO₃+3HCl+H₂； 爆炸．
（3）SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O．
（4）HCl．

點(diǎn)評(píng) 讀圖，從中獲得解答題目所需的信息，所以在解答題目時(shí)先看解答的問題是什么，然后帶著問題去讀給出的圖進(jìn)而去尋找解答有用的信息，這樣提高了信息撲捉的有效性．解答的問題實(shí)際上與復(fù)雜的轉(zhuǎn)化圖相比，其實(shí)很簡(jiǎn)單很基礎(chǔ)，或者可以說轉(zhuǎn)化圖提供的是情境，考查基本知識(shí)．