Question

8．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胶材料产业化基地，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．
①SiO₂+2C$\frac{\underline{\;3000℃\;}}{\;}$Si（粗）+2CO↑   ②Si（粗）+2Cl₂$\frac{\underline{\;450～500℃\;}}{\;}$SiCl₄
③SiCl₄+2H₂═Si（纯）+4HCl
其生产过程示意图如下：

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CaCO₃、Fe₂O₃）进行提纯，其中酸洗（用盐酸）和高纯水洗是两个最重要的步骤．请写出酸洗步骤中的一个反应的化学方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O（或Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O）（任写一个）；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，若无白色沉淀现象，则表明残留物已洗净；否则，表明残留物未洗净．

Answer 1

分析 （1）根据反应的特点分析反应的类型；
（2）根据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．

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，碳酸钙、氧化铁都能与盐酸反应而除去，反应的方程式分别是：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，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．
故答为：（1）①③；（2）防止O₂进去与H₂混合引起爆炸；（3）盐酸；（4）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O（或Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O），白色沉淀．

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．