Question

1．作為推行“低碳經(jīng)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(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)流程示意如下：

（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$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2R，R的化學(xué)式為CO；該反應(yīng)的基本類型是置換反應(yīng)．
（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(xué)和資源綜合利用的目的，在生產(chǎn)過程中物質(zhì)A需要循環(huán)使用，A的化學(xué)式是HCl．

Answer 1

分析 （1）由質(zhì)量守恒定律：反應(yīng)前后，原子種類、數(shù)目均不變，據(jù)此由反應(yīng)的化學(xué)方程式推斷生成物R的化學(xué)式；由反應(yīng)特征確定反應(yīng)類型．
（2）根據(jù)混入O₂，還原出的Si會被再次氧化，得不到高純硅；可燃氣體與空氣或氧氣混合達到爆炸極限，遇到明火，會發(fā)爆炸，進行分析解答．
（3）根據(jù)既是反應(yīng)物，也是生成物的物質(zhì)，可以循環(huán)使用進行分析解答．

解答 解：（1）由質(zhì)量守恒定律：反應(yīng)前后，原子種類、數(shù)目均不變，由反應(yīng)的化學(xué)方程式SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2R，反應(yīng)前硅、氧、碳原子個數(shù)分別為1、2、2，反應(yīng)后的生成物中硅、氧、碳原子個數(shù)分別為1、0、0，根據(jù)反應(yīng)前后原子種類、數(shù)目不變，則2R分子中含有2個碳原子和2個氧原子，則每個R分子由1個碳原子和1個氧原子構(gòu)成，則物質(zhì)X的化學(xué)式為CO．
該反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物反應(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過程中混入O₂，還原出的Si會被再次氧化，得不到高純硅；氫氣具有可燃性，與氧氣混合達到爆炸極限時在加熱或點燃條件下會發(fā)生爆炸，故整個制備過程必須達到無水無氧．
（3）氫氣與SiHCl₃反應(yīng)生成高純硅和A（由質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素種類不變，則該物質(zhì)為氯化氫），該物質(zhì)既是反應(yīng)物，也是生成物，可以循環(huán)使用，A的化學(xué)式是HCl．
故答案為：（1）CO；置換反應(yīng)；
（2）硅被氧化得不到高純硅，還會引起爆炸；
（3）HCl．

點評 本題難度不大，理解生產(chǎn)高純硅的流程圖，掌握質(zhì)量守恒定律、防止爆炸的措施等是正確解答本題的關(guān)鍵．