Question

在上海世博园江苏馆的“春华秋实”展区，用东海水晶雕出的作品《寄畅园之冬》吸引了众多参观者的眼球．东海县是国家火炬计划硅材料产业化基地，产品有晶莹剔透的水晶制品，更有用途广泛的石英砂、石英玻璃、硅微粉等硅的系列产品．其中石英砂（主要成分为SiO₂）是制取高纯硅的主要原料，高纯硅又是制造计算机芯片的主要原料．资料卡：制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）还原法是当前制备高纯硅的主要方法．
①SiO₂+2C

3000℃  .

Si（粗）+2CO↑
②Si（粗）+3HCl

300℃以上  .

SiHCl₃+H₂
③SiHCl₃+H₂

高温  .

Si（纯）+3HCl   
其生产过程示意如图所示：

请你自学上述资料后，回答下列问题：
（1）由石英砂制得高纯硅的反应原理中，属于置换反应的是

①③

（填数字代号）．
（2）粗硅提纯必须在无氧的氛围中进行，除了考虑到硅易被氧化成二氧化硅外，还有一个原因是

防止O₂进去与H₂混合引起爆炸

．
（3）生产过程示意图中的“物质A”用水吸收，可得副产品（一种常见的酸）的名称是

盐酸

．
（4）作为电器、电子、光纤等行业原料的石英砂纯度要求高，需要对普通石英砂（含有少量的Fe₂O₃等杂质）进行提纯，其中酸洗（用盐酸）和高纯水洗是两个重要的步骤．请写出酸洗步骤的一个反应的化学方程式：

CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O

；判断高纯水洗是否洗净的方法是取少量最后的洗涤液于试管中，向其中滴加AgNO₃溶液，若

白色沉淀

，则表明残留物已洗净；否则，表明残留物未洗净．
（5）在上述工艺流程中，除了HCl可参与循环使用，还有

H₂

参与了循环使用．

Answer 1

分析：（1）根据置换反应的定义分析，置换反应是一种单质与一种化合生成一种单质与一种化合的反应；
（2）具可能燃性的氢气与氧气混合，点燃时可能产生爆炸；
（3）由此过程发生的反应③可判断生成氯化氢气体，氯化氢极易溶于水而形成盐酸；
（4）氧化铁可与盐酸发生复分解反应；溶液中的氯离子能与硝酸银产生氯化银白色沉淀，滴加硝酸银检验高纯水中是否含氯离子可判断洗净情况；
（5）根据循环中的反应物、生成物判断．

解答：解：（1）由制备高纯硅的主要的方程式可知，反应①③为单质与化合物反应生成新的单质与化合物的置换反应；
（2）反应中使用氢气，氢气若与氧气混合易引起爆炸，因此必须在无氧的氛围中进行，防止O₂进去与H₂混合引起爆炸；
（3）根据反应的化学方程式可判断物质A为HCl，溶于水可得到盐酸溶液；
（4）在酸洗时，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的方程式是：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O；向水洗后的溶液中滴加硝酸银，如果出现白色沉淀说明溶液中含有氯离子，表明残留物未洗净，如果不出现沉淀说明溶液中不含氯离子，表明残留物洗净；
（5）由图示可知反应物有粗硅、HCl、H₂；反应过程中生成物有：SiHCl₃、H₂、SiCl₄、HCl，所以在反应物中和生成物中都有的物质是HCl、H₂，所以流程中可循环使用的物质是HCl、H₂．
故答为：（1）①③；（2）防止O₂进去与H₂混合引起爆炸；（3）盐酸；（4）Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，白色沉淀；（5）H₂．

点评：本题结合粗硅的提纯，考查了反应类型的判定，方程式的书写及离子的检验，难度稍大，体现出知识运用与问题分析的能力．