Question

3．作為推行“低碳經(jīng)濟(jì)”的重要科技進(jìn)步，太陽(yáng)能光伏發(fā)電成為2010年上海世博會(huì)的“亮點(diǎn)”．太陽(yáng)能光伏發(fā)電最關(guān)鍵的材料是高純硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法．生產(chǎn)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(xué)方程式為：SiO₂+2C═Si+2R，R的化學(xué)式為CO；該反應(yīng)的基本類(lèi)型是置換反應(yīng)．
（2）整個(gè)制備過(guò)程必須達(dá)到無(wú)水無(wú)氧．在H₂還原SiHCl₃過(guò)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(huì)引起爆炸．
（3）為了達(dá)到綠色化學(xué)和資源綜合利用的目的，在生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)A需要循環(huán)使用，寫(xiě)出SiHCl₃與H₂反應(yīng)的化學(xué)方程式2SiHCl₃+3H₂$\frac{\underline{\;1084℃\;}}{\;}$2Si+6HCl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律的微觀解釋?zhuān)夯瘜W(xué)反應(yīng)前后原子的種類(lèi)和數(shù)目不變．可知在化學(xué)反應(yīng)方程式中，反應(yīng)物和生成物中所含的原子的種類(lèi)和數(shù)目相同．由此可推斷化學(xué)反應(yīng)方程式中反應(yīng)物或生成物的化學(xué)式；根據(jù)反應(yīng)各類(lèi)型的特點(diǎn)判斷；
（2）根據(jù)氫氣與氧氣反應(yīng)的情況和Si與氧氣反應(yīng)的情況考慮；
（3）SiHCl₃（粗）和氫氣反應(yīng)，生成高純硅和氯化氫氣體的反應(yīng)物是SiHCl₃（粗）和氫氣，生成物是硅和氯化氫，反應(yīng)條件是1084℃進(jìn)行分析．

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

點(diǎn)評(píng) 本題主要是考查學(xué)生的綜合分析能力，不但要求學(xué)生具備有關(guān)物質(zhì)的基礎(chǔ)知識(shí)，而且要有實(shí)驗(yàn)操作的經(jīng)歷和分析、解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力．