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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.

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.

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