Question

3．硅是太阳能电池和电脑芯片不可缺少的材料．利用石英砂（主要成分为二氧化硅）生产高纯硅的流程图如图（整个制备过程必须达到无水、无氧气）．请回答：

（1）二氧化硅中硅元素的化合价是+4．
（2）该流程中无氧气的原因可能是防止氢气与氧气混合高温时发生爆炸，同时防止硅被氧化．
（3）以上流程中，可循环使用的物质是HCl．

Answer 1

分析 （1）根据在化合物中正负化合价代数和为零，进行分析解答．
（2）根据生产高纯硅的流程图，过程中使用了氢气，氢气具有可燃性，与氧气混合在加热时易发生爆炸，且硅在高温条件下能与氧气反应生成二氧化硅，进行分析解答．
（3）根据既是反应物，也是生成物的物质，可以循环使用进行分析解答．

解答 解：（1）氧元素显-2价，设硅元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：x+（-2）×2=0，则x=+4价．
（2）由生产高纯硅的流程图，过程中使用了氢气，氢气具有可燃性，与氧气混合在加热时易发生爆炸，且硅在高温条件下能与氧气反应生成二氧化硅，故该流程中无氧气的原因可能是防止发生爆炸，防止硅被氧化．
（3）氢气与SiHCl₃反应生成高纯硅和M（由质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则该物质为氯化氢），既是反应物，也是生成物的物质可以循环使用，则生产过程中可循环使用的物质是HCl．
故答案为：（1）+4；（2）防止氢气与氧气混合高温时发生爆炸，同时防止硅被氧化；（3）HCl．

点评 本题难度不大，理解生产高纯硅的流程图，掌握化合物中正负化合价代数和为零、防止爆炸的措施等是正确解答本题的关键．