Question

10．作為推行“低碳經濟”的重要科技進步，太陽能光伏發電成為2010年上海世博會的“亮點”．太陽能光伏發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：

（1）石英砂的主要成分是SiO₂，工業上制取粗硅的化學方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$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或發生爆炸．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需要循環使用，A的化學式是HCl；在生產過程中還有一種可循環使用的物質是H₂．
（3）根據元素周期表可知，原子序數為6的碳原子和原子序數為14的硅原子最外層電子數均為4，則常溫下硅的化學性質不活潑（填“活潑”或“不活潑”）．

Answer 1

分析 （1）根據質量守恒定律的微觀解釋：化學反應前后原子的種類和數目不變．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；根據反應各類型的特點判斷；
（2）根據氫氣與氧氣反應的情況和Si與氧氣反應的情況考慮；對照流程圖和物質A，進行分析即可；
（3）根據元素的性質與原子結構中最外層電子數目的關系分析．碳原子和硅原子最外層電子數均為4，其化學性質相似，不易得電子，也不易失電子，故不活潑；

解答 解：（1）根據質量守恒定律和化學方程式可得，R的化學式中應含有Si的個數為：（1-1）÷2=0，應含有O的個數為：2÷2=1，應含有C的個數為：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，屬于氧化劑；故填：CO；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；根據生產流程中可知：由粗硅到SiHCl₃和由SiHCl₃到高純硅是兩個相反的過程，因此，這些過程中，H₂、HCl可以循環使用；A是氯化氫，故填：硅被氧化得不到高純硅或發生爆炸；HCl；H₂；
（3）由于碳元素的化學性質不活潑，而硅元素的最外層電子數與碳相同，則其化學性質也應較穩定，故常溫下硅的化學性質不活潑；故填：不活潑；

點評 推斷題是化學題中的一種常見題型，它涉及的知識面廣，題型多樣，變化復雜，條件隱蔽，容易出錯，是一種既考查知識，又考查能力的題型．解題的關鍵是在審題的基礎上找準解題的突破口．經過分析，歸納，推理，得出正確的答案．