Question

20．目前全球正面临着能源、环境、水资源等方面的危机．因此，开发利用新能源显得格外重要．据报道，太阳能光伏发电在当代得到了大规模的应用和发展．太阳能光伏发电最关键的材料是高纯硅，下图是某多晶硅生产企业生产高纯硅的流程示意图：

发生的反应原理为：
①粗硅是由石英固体（SiO₂）与碳在高温条件下反应制得的，同时生成一种可燃性气体，②Si+3HCl $\frac{\underline{\;250～100℃\;}}{Cu粉或Ag粉}$SiHCl₃+H₂↑  ③SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1100～1200℃\;}}{\;}$Si+3HCl
（1）、在以下研究领域中，不属于化学学科研究范畴的是D（填序号）
A、研制新型航空材料            B、合成药物
C、将废旧塑料变为汽车燃料       D、研究地壳板块结构及运动规律
（2）写出反应①的化学方程式为SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；基本反应类型：置换反应．
（3）整个制备硅过程必须达到无水无氧．在H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是氢气和氧气反应引发爆炸．
（4）为了达到绿色化学和节约资源的目的，上述流程中某化合物需要循环使用，该物质的化学式是HCl．

Answer 1

分析 （1）从研究过程中是否产生新的物质去分析；
（2）从粗硅（Si）是由石英固体（SiO₂）与碳在高温条件下反应制得的，同时生成一种可燃性气体CO（根据质量守恒定律：反应前后元素和种类不变，同时是可燃性气体可知该气体是CO）；是一种单质（C）和一种化合物（SiO₂）反应生成另一种单质（Si）和另一种化合物（CO）的反应去分析；
（3）在H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，氢气与氧气会发生反应并放出大量热量，可能会引起爆炸；
（4）根据生产流程中②③可知：由粗硅到SiHCl₃和由SiHCl₃到高纯硅是两个相反的过程，因此，这些过程中，H₂、HCl可以循环使用，其中HCl属于化合物去分析；

解答 解：（1）A、研制新型航空材料的过程中产生新的物质，发生化学变化，故属于化学学科研究范畴；
 B、合成药物中产生新的物质，发生化学变化，故属于化学学科研究范畴；
C、将废旧塑料变为汽车燃料中产生新的物质，发生化学变化，故属于化学学科研究范畴；
D、研究地壳板块结构及运动规律属于地理研究的范畴；故不属于化学学科研究范畴；
故答案为：D；
（2）粗硅（Si）是由石英固体（SiO₂）与碳在高温条件下反应制得的，同时生成一种可燃性气体CO（根据质量守恒定律：反应前后元素和种类不变，同时是可燃性气体可知该气体是CO）；所以其反应的化学方程式为：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；由于是一种单质（C）和一种化合物（SiO₂）反应生成另一种单质（Si）和另一种化合物（CO）的反应，所以属于置换反应；故答案为：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑                置换反应；
（3）在H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，氢气与氧气会发生反应并放出大量热量，可能会引起爆炸．故整个制备过程必须达到无水无氧；故答案为：氢气和氧气反应引发爆炸；
（4）根据生产流程中②③可知：由粗硅到SiHCl₃和由SiHCl₃到高纯硅是两个相反的过程，因此，这些过程中，H₂、HCl可以循环使用，其中HCl是由两种元素组成的纯净物，属于化合物；故答案为：HCl．

点评 此题主要是考查学生的综合分析能力，不但要求学生具备有关物质的基础知识，而且要有实验操作的经历和分析、解决化学实验问题的能力．