Question

在上海世博園江蘇館的“春華秋實(shí)”展區(qū)，用東海水晶雕出的作品《寄暢園之冬》吸引了眾多參觀者的眼球．東海縣是國(guó)家火炬計(jì)劃硅材料產(chǎn)業(yè)化基地，產(chǎn)品有晶瑩剔透的水晶制品，更有用途廣泛的石英砂、石英玻璃、硅微粉等硅的系列產(chǎn)品．其中石英砂（主要成分為SiO₂）是制取高純硅的主要原料，高純硅又是制造計(jì)算機(jī)芯片的主要原料．資料卡：制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法．
①SiO₂+2C

3000℃  .

Si（粗）+2CO↑
②Si（粗）+3HCl

300℃以上  .

SiHCl₃+H₂
③SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si（純）+3HCl   
其生產(chǎn)過程示意如圖所示：

請(qǐng)你自學(xué)上述資料后，回答下列問題：
（1）由石英砂制得高純硅的反應(yīng)原理中，屬于置換反應(yīng)的是

①③

（填數(shù)字代號(hào)）．
（2）粗硅提純必須在無氧的氛圍中進(jìn)行，除了考慮到硅易被氧化成二氧化硅外，還有一個(gè)原因是

防止O₂進(jìn)去與H₂混合引起爆炸

．
（3）生產(chǎn)過程示意圖中的“物質(zhì)A”用水吸收，可得副產(chǎn)品（一種常見的酸）的名稱是

鹽酸

．
（4）作為電器、電子、光纖等行業(yè)原料的石英砂純度要求高，需要對(duì)普通石英砂（含有少量的Fe₂O₃等雜質(zhì)）進(jìn)行提純，其中酸洗（用鹽酸）和高純水洗是兩個(gè)重要的步驟．請(qǐng)寫出酸洗步驟的一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O

；判斷高純水洗是否洗凈的方法是取少量最后的洗滌液于試管中，向其中滴加AgNO₃溶液，若

白色沉淀

，則表明殘留物已洗凈；否則，表明殘留物未洗凈．
（5）在上述工藝流程中，除了HCl可參與循環(huán)使用，還有

H₂

參與了循環(huán)使用．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)置換反應(yīng)的定義分析，置換反應(yīng)是一種單質(zhì)與一種化合生成一種單質(zhì)與一種化合的反應(yīng)；
（2）具可能燃性的氫氣與氧氣混合，點(diǎn)燃時(shí)可能產(chǎn)生爆炸；
（3）由此過程發(fā)生的反應(yīng)③可判斷生成氯化氫氣體，氯化氫極易溶于水而形成鹽酸；
（4）氧化鐵可與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；溶液中的氯離子能與硝酸銀產(chǎn)生氯化銀白色沉淀，滴加硝酸銀檢驗(yàn)高純水中是否含氯離子可判斷洗凈情況；
（5）根據(jù)循環(huán)中的反應(yīng)物、生成物判斷．

解答：解：（1）由制備高純硅的主要的方程式可知，反應(yīng)①③為單質(zhì)與化合物反應(yīng)生成新的單質(zhì)與化合物的置換反應(yīng)；
（2）反應(yīng)中使用氫氣，氫氣若與氧氣混合易引起爆炸，因此必須在無氧的氛圍中進(jìn)行，防止O₂進(jìn)去與H₂混合引起爆炸；
（3）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可判斷物質(zhì)A為HCl，溶于水可得到鹽酸溶液；
（4）在酸洗時(shí)，氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，反應(yīng)的方程式是：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；向水洗后的溶液中滴加硝酸銀，如果出現(xiàn)白色沉淀說明溶液中含有氯離子，表明殘留物未洗凈，如果不出現(xiàn)沉淀說明溶液中不含氯離子，表明殘留物洗凈；
（5）由圖示可知反應(yīng)物有粗硅、HCl、H₂；反應(yīng)過程中生成物有：SiHCl₃、H₂、SiCl₄、HCl，所以在反應(yīng)物中和生成物中都有的物質(zhì)是HCl、H₂，所以流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是HCl、H₂．
故答為：（1）①③；（2）防止O₂進(jìn)去與H₂混合引起爆炸；（3）鹽酸；（4）Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，白色沉淀；（5）H₂．

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合粗硅的提純，考查了反應(yīng)類型的判定，方程式的書寫及離子的檢驗(yàn)，難度稍大，體現(xiàn)出知識(shí)運(yùn)用與問題分析的能力．