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题型:综合题 难度:一般

高纯硅晶体是信息技术的重要材料。

(1)工业上用石英和焦炭可以制得粗硅。已知反应过程的能量变化如下图

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写出用石英和焦炭制取粗硅的热化学方程式______________________________。

(2)某同学设计下列流程制备高纯硅:

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①Y的化学式为____________________。

②写出反应I的离子方程式________________________________________。

③写出反应IV的化学方程式________________________________________。

④甲烷分解的温度远远高于硅烷(SiH4),用原子结构解释其原因______________________________。

(3)将粗硅转化成三氯硅烷(SiHCl3),进一步反应也可以制得粗硅。其反应:SiHCl3(g)+H2(g)4Si(s)+3HCl(g),不同温度下,SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比的变化关系如图所示。下列说法正确的是__________(填字母)。

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A.该反应是放热反应

B.横坐标表示的投料比可以是6

C.该反应的平衡常数随温度升高而增大

D.实际生产中为提高SiHCl3的利用率,可以适当增大压强

【答案】

  SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) ∆H=+638.4kJ/mol  H2SiO3或H4SiO4  SiO2+2OH-=SiO32-+H2O  SiO2+4Mg1Mg2Si+2MgO  周期表中,硅中碳属于同主族,原子半径Si大于C,硅元素的非金属性弱于碳元素,硅烷的热稳定性弱于甲烷  BC。

【解析】

(1)考查热化学反应方程式的计算,根据第一幅图,热化学反应方程式为Si(s)+O2(g)=SiO2(s)  △H=-859.4kJ·mol-1①,第二幅图热化学反应方程式为2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221.0kJ·mol-1②,石英和焦炭反应制备粗硅的反应方程式为SiO2+2C=2CO+Si,因此由②-①得出:SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) ∆H=+638.4kJ/mol;(2)本题考查化学工艺流程,①砂砾中含有SiO2,与NaOH反应生成Na2SiO3,步骤II:X中加入稀硫酸,发生SiO32-+2H+=H2SiO3↓,或SiO32-+2H++H2O=H4SiO4↓,即Y的化学式为H2SiO3或H4SiO4;②反应I的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O;③根据流程,发生SiO2+4Mg1Mg2Si+2MgO;④甲烷和硅烷都属于分子晶体,C的原子半径小于Si,也就是C-H键长比Si-H键长短,且碳元素的非金属性强于硅元素,因此硅烷的稳定性弱于甲烷;(3)考查勒夏特列原理和化学平衡常数,A、当投料比相同时,温度越高,三氯硅烷的转化率越大,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,故A错误;B、如果投料比为n(H2)/n(SiHCl3),随着投料比的增多,即H2量增加,平衡向正反应方向移动,即三氯硅烷的转化率增大,符合图像,故B正确;C、因为正反应为吸热反应,且化学平衡常数温度的影响,因此升高温度,平衡向正反应方向移动,即化学平衡常数增大,故C正确;D、根据勒夏特列原理,增大压强,平衡向逆反应方向移动,三氯硅烷的转化率降低,故D错误。

题型:综合题 难度:一般
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