Question

20．目前全球正面臨著能源、環(huán)境、水資源等方面的危機．因此，開發(fā)利用新能源顯得格外重要．據報道，太陽能光伏發(fā)電在當代得到了大規(guī)模的應用和發(fā)展．太陽能光伏發(fā)電最關鍵的材料是高純硅，下圖是某多晶硅生產企業(yè)生產高純硅的流程示意圖：

發(fā)生的反應原理為：
①粗硅是由石英固體（SiO₂）與碳在高溫條件下反應制得的，同時生成一種可燃性氣體，②Si+3HCl $\frac{\underline{\;250～100℃\;}}{Cu粉或Ag粉}$SiHCl₃+H₂↑  ③SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1100～1200℃\;}}{\;}$Si+3HCl
（1）、在以下研究領域中，不屬于化學學科研究范疇的是D（填序號）
A、研制新型航空材料            B、合成藥物
C、將廢舊塑料變?yōu)槠�車燃�?nbsp;      D、研究地殼板塊結構及運動規(guī)律
（2）寫出反應①的化學方程式為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；基本反應類型：置換反應．
（3）整個制備硅過程必須達到無水無氧．在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，可能引起的后果是氫氣和氧氣反應引發(fā)爆炸．
（4）為了達到綠色化學和節(jié)約資源的目的，上述流程中某化合物需要循環(huán)使用，該物質的化學式是HCl．

Answer 1

分析 （1）從研究過程中是否產生新的物質去分析；
（2）從粗硅（Si）是由石英固體（SiO₂）與碳在高溫條件下反應制得的，同時生成一種可燃性氣體CO（根據質量守恒定律：反應前后元素和種類不變，同時是可燃性氣體可知該氣體是CO）；是一種單質（C）和一種化合物（SiO₂）反應生成另一種單質（Si）和另一種化合物（CO）的反應去分析；
（3）在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，氫氣與氧氣會發(fā)生反應并放出大量熱量，可能會引起爆炸；
（4）根據生產流程中②③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(huán)使用，其中HCl屬于化合物去分析；

解答 解：（1）A、研制新型航空材料的過程中產生新的物質，發(fā)生化學變化，故屬于化學學科研究范疇；
 B、合成藥物中產生新的物質，發(fā)生化學變化，故屬于化學學科研究范疇；
C、將廢舊塑料變?yōu)槠�車燃料中產生新的物質，發(fā)生化學變化，故屬于化學學科研究范疇；
D、研究地殼板塊結構及運動規(guī)律屬于地理研究的范疇；故不屬于化學學科研究范疇；
故答案為：D；
（2）粗硅（Si）是由石英固體（SiO₂）與碳在高溫條件下反應制得的，同時生成一種可燃性氣體CO（根據質量守恒定律：反應前后元素和種類不變，同時是可燃性氣體可知該氣體是CO）；所以其反應的化學方程式為：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；由于是一種單質（C）和一種化合物（SiO₂）反應生成另一種單質（Si）和另一種化合物（CO）的反應，所以屬于置換反應；故答案為：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑                置換反應；
（3）在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，氫氣與氧氣會發(fā)生反應并放出大量熱量，可能會引起爆炸．故整個制備過程必須達到無水無氧；故答案為：氫氣和氧氣反應引發(fā)爆炸；
（4）根據生產流程中②③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(huán)使用，其中HCl是由兩種元素組成的純凈物，屬于化合物；故答案為：HCl．

點評 此題主要是考查學生的綜合分析能力，不但要求學生具備有關物質的基礎知識，而且要有實驗操作的經歷和分析、解決化學實驗問題的能力．