Question

我國目前制備多晶硅主要采用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法．由于三氯氫硅還原法具有一定優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用．其簡化的工藝流程如圖所示：

（1）制備三氯氫硅的反應(yīng)為：Si（s）+3HCl（g）═SiHCl₃（g）+H₂（g）△H=-210kJ?mol^-1．
伴隨的副反應(yīng)有：Si（s）+4HCl（g）═SiCl₄（g）+2H₂（g）△H=-241kJ?mol^-1．
SiCl₄在一定條件下與H₂反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為SiHCl₃，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
SiCl₄（g）+H₂（g）═SiHCl₃（g）+HCl（g）△H=

 

．
（2）由純SiHCl₃制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

（至少寫出兩種）．
（3）由于SiH₄具有易提純的特點，因此硅烷熱分解法是制備高純硅很有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ǎ�工業(yè)上廣泛采用的合成硅烷方法是讓硅化鎂和固體氯化銨在液氨介質(zhì)中反應(yīng)得到硅烷，化學(xué)方程式是

 

；整個制備過程必須嚴格控制無水，否則反應(yīng)將不能生成硅烷，而是生成硅酸和氫氣等，其化學(xué)方程式為

 

；整個系統(tǒng)還必須與氧隔絕，其原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律可以計算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）利用氫氣和純SiHCl₃反應(yīng)制備高純硅，過程中反應(yīng)后最后又生成的物質(zhì)可以循環(huán)使用；
（3）根據(jù)題目信息和已知條件來書寫方程式；

解答：解：（1）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)SiCl₄（g）+H₂（g）═SiHCl₃（g）+HCl（g）可以看成是Si（s）+3HCl（g）═SiHCl₃（g）+H₂（g）和反應(yīng)Si（s）+4HCl（g）═SiCl₄（g）+2H₂（g）的差，所以△H═-210kJ?mol^-1-（-241kJ?mol^-1）=+31 kJ?mol^-1，故答案為：+31 kJ?mol^-1；
（2）利用氫氣和純SiHCl₃反應(yīng)制備高純硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiHCl₃+H₂Si+3HCl；依據(jù)流程關(guān)系和反應(yīng)產(chǎn)物分析，該生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是 HCl、H₂、SiHCl₃等；
故答案為：SiHCl₃+H₂Si+3HCl；  HCl、H₂、SiHCl₃等；
（3）硅化鎂和固體氯化銨在液氨介質(zhì)中反應(yīng)得到硅烷，根據(jù)原子守恒，則Mg₂Si+4NH₄Cl═SiH₄↑+2MgCl₂+4NH₃↑，整個系統(tǒng)還必須與氧隔絕，否則容易發(fā)生爆炸，硅化鎂和固體氯化銨在水中反應(yīng)得到硅酸和氫氣等，根據(jù)原子守恒，則Mg₂Si+4NH₄Cl+3H₂O═2MgCl₂+H₂SiO₃+4NH₃↑+4H₂↑，
故答案為：Mg₂Si+4NH₄Cl═SiH₄↑+2MgCl₂+4NH₃↑；Mg₂Si+4NH₄Cl+3H₂O═2MgCl₂+H₂SiO₃+4NH₃↑+4H₂↑；由于硅烷在空氣中易燃，濃度高時容易發(fā)生爆炸；

點評：本題是一道有關(guān)硅和二氧化硅性質(zhì)的綜合題，難度較大，考查學(xué)生分析和解決問題的能力．