Question

15．作為推行“低碳經(jīng)濟(jì)”的重要科技進(jìn)步．太陽能光伏發(fā)電最關(guān)鍵的材料是高純硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法．生產(chǎn)流程示意圖如圖1

（1）石英砂的主要成分是SiO₂，工業(yè)上制取粗硅的化學(xué)方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2R，R的化學(xué)式為CO，該反應(yīng)中氧化劑是SiO₂，該反應(yīng)的基本類型是置換反應(yīng)．
（2）整個制備過程必須達(dá)到無水無氧．在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，可能引起的后果是硅被氧化得不到高純硅或發(fā)生爆炸．為了達(dá)到綠色化學(xué)和資源綜合利用的目的，在生產(chǎn)過程中物質(zhì)A需要循環(huán)使用，A的化學(xué)式是HCl．
（3）根據(jù)元素周期表可知，原子序數(shù)為6的碳原子和原子序數(shù)為14的硅原子最外層電子數(shù)均為4，則常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑（填“活潑”或“不活潑”）．
（4）A～J都是初中化學(xué)中的常見物質(zhì)，其中D、E對維持自然界生命活動至關(guān)重要，A、B為黑色固體，C是紅色金屬單質(zhì)，H為氣體．它們的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖2所示，請回答下列問題：
①寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：BCuO；IFeSO₄．
②反應(yīng)①②③④⑤中屬于置換反應(yīng)的為①③（填序號）．
③寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律的微觀解釋：化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變．可知在化學(xué)反應(yīng)方程式中，反應(yīng)物和生成物中所含的原子的種類和數(shù)目相同．由此可推斷化學(xué)反應(yīng)方程式中反應(yīng)物或生成物的化學(xué)式；根據(jù)反應(yīng)各類型的特點(diǎn)判斷；
（2）根據(jù)氫氣與氧氣反應(yīng)的情況和Si與氧氣反應(yīng)的情況考慮；對照流程圖和物質(zhì)A，進(jìn)行分析即可；
（3）根據(jù)元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)中最外層電子數(shù)目的關(guān)系分析．碳原子和硅原子最外層電子數(shù)均為4，其化學(xué)性質(zhì)相似，不易得電子，也不易失電子，故不活潑；
（4）由“C是紅色金屬單質(zhì)”可知，C為Cu，由D→J的反應(yīng)的特殊現(xiàn)象可以推斷，D為CO₂，J為CaCO₃；然后根據(jù)已知條件和圖示的關(guān)系，逐一分析，即可正確解答．

解答 解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和化學(xué)方程式可得，R的化學(xué)式中應(yīng)含有Si的個數(shù)為：（1-1）÷2=0，應(yīng)含有O的個數(shù)為：2÷2=1，應(yīng)含有C的個數(shù)為：2÷2=1．故可判斷R的化學(xué)式為：CO；化學(xué)方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO，是一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)，屬于置換反應(yīng)，在反應(yīng)中，二氧化硅失去氧，具有氧化性，屬于氧化劑；故填：CO；SiO₂；置換反應(yīng)；
（2）在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，還原出的Si會被再次氧化，得不到純凈的Si，氫氣與氧氣會發(fā)生反應(yīng)并放出大量熱量，會引起爆炸，所以整個制備過程必須達(dá)到無水無氧；根據(jù)生產(chǎn)流程中可知：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；A是氯化氫，故填：硅被氧化得不到高純硅或發(fā)生爆炸；HCl；
（3）由于碳元素的化學(xué)性質(zhì)不活潑，而硅元素的最外層電子數(shù)與碳相同，則其化學(xué)性質(zhì)也應(yīng)較穩(wěn)定，故常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑；故填：不活潑；
（4）①由圖示可以推斷，D→J的化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，故D為CO₂，J為CaCO₃；
②因?yàn)镈為CO₂，“A為黑色固體，E對維持自然界生命活動至關(guān)重要”，故可推斷A為C，E為O₂，A→D的化學(xué)方程式為：C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂；
③因?yàn)锳為C，D為CO₂，由“C是紅色金屬單質(zhì)，B為黑色固體”可知，C為Cu，B為CuO，故反應(yīng)①的化學(xué)方程式為：C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂，屬于置換反應(yīng)；
④因?yàn)镈為CO₂，A為C，故D→F的化學(xué)方程式為：CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO，故F為CO；
⑤因?yàn)镕為CO，故F→G+D的化學(xué)方程式為：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，故G為Fe；
⑥因?yàn)镚為Fe，故G→H+I的化學(xué)方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，（屬于置換反應(yīng)）由題意“H為氣體”可以判斷H為H₂，則I為FeSO₄．
實(shí)驗(yàn)室用石灰石和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和水和二氧化碳；
故答案為：①CuO；FeSO₄；
②①③；
③3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．

點(diǎn)評 推斷題是化學(xué)題中的一種常見題型，它涉及的知識面廣，題型多樣，變化復(fù)雜，條件隱蔽，容易出錯，是一種既考查知識，又考查能力的題型．解題的關(guān)鍵是在審題的基礎(chǔ)上找準(zhǔn)解題的突破口．經(jīng)過分析，歸納，推理，得出正確的答案．