Question

【題目】高純硅晶體是信息技術(shù)的重要材料。

（1）工業(yè)上用石英和焦炭可以制得粗硅。已知反應(yīng)過程的能量變化如下圖

寫出用石英和焦炭制取粗硅的熱化學方程式______________________________。

（2）某同學設(shè)計下列流程制備高純硅：

①Y的化學式為____________________。

②寫出反應(yīng)I的離子方程式________________________________________。

③寫出反應(yīng)IV的化學方程式________________________________________。

④甲烷分解的溫度遠遠高于硅烷（SiH4），用原子結(jié)構(gòu)解釋其原因______________________。

（3）將粗硅轉(zhuǎn)化成三氯硅烷（SiHCl3），進一步反應(yīng)也可以制得粗硅。其反應(yīng)：SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)，不同溫度下，SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)物的投料比的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是__________（填字母）。

A．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)

B．橫坐標表示的投料比可以是

C．該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大

D．實際生產(chǎn)中為提高SiHCl3的利用率，可以適當增大壓強

Answer 1

【答案】 SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) H=+638.4kJ/mol H2SiO3或H4SiO4 SiO2+2OH-=SiO32-+H2O SiO2+4MgMg2Si+2MgO 周期表中，硅中碳屬于同主族，原子半徑Si大于C，硅元素的非金屬性弱于碳元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷 BC

【解析】（1）①Si(s)+O2(g)==SiO2(g) △H=-859.4kl/mol；②2C(s)+ O2(g)==2CO(g) △H=-221.0kl/mol；由②-①可得石英和焦炭制取粗硅的熱化學方程式：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) H=+638.4kJ/mol；（2）①X為硅酸鈉，則Y為硅酸，可寫成H2SiO3或H4SiO4；②反應(yīng)I的離子方程式為：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；③鎂與二氧化硅在高溫條件下反應(yīng)的化學方程式為：SiO2+4MgMg2Si+2MgO；④甲烷分解的溫度遠遠高于硅烷（SiH4）源于碳氫鍵與硅氫鍵的鍵能大小，周期表中，硅、碳屬于同主族，原子半徑Si大于C，硅元素的非金屬性弱于碳元素，碳氫鍵的鍵能大于硅氫鍵的鍵能，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷。（3）當投料比一定時時（畫等投料比例線），隨溫度升高（T1大于T2大于T3），SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故A錯誤；增大氫氣的濃度可提高SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率，B正確；因正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，C正確；由于反應(yīng)前氣體分子數(shù)小于反應(yīng)后氣體分子數(shù)，增大壓強，平衡逆向移動，SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率降低，D錯誤。答案選BC。