Question

（16分）Ⅰ.硅是信息產(chǎn)業(yè)、太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)材料。鋅還原四氯化硅是一種有著良好應(yīng)用前景的制備硅的方法，該制備過(guò)程示意圖如下：

（1）焦炭在過(guò)程Ⅰ中做 劑。

（2）過(guò)程Ⅱ中Cl2用電解飽和食鹽水制備，制備Cl2的化學(xué)方程式為 。

（3）整過(guò)生產(chǎn)過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水。

①SiCl4遇水劇烈水解生成SiO2和一種酸，反應(yīng)方程式為 。

②干燥Cl2時(shí)從有利于充分干燥和操作安全的角度考慮，需將約90℃的潮濕氯氣先冷卻至12℃，然后再通入濃H2SO4中。冷卻的作用是 。

（4）Zn還原SiCl4的反應(yīng)如下：

反應(yīng)①：400℃～756℃，SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(l) △H1＜0

反應(yīng)②：756℃～907℃，SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(g) △H2＜0

反應(yīng)③：907℃～1410℃，SiCl4(g)+2Zn(g)Si(S)+2ZnCl2(g) △H3＜0

i. 反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達(dá)式為 。

ii. 對(duì)于上述三個(gè)反應(yīng)，下列說(shuō)明合理的是 。

a.升高溫度會(huì)提高SiCl4的轉(zhuǎn)化率 b.還原過(guò)程需在無(wú)氧的氣氛中進(jìn)行

c.增大壓強(qiáng)能提高反應(yīng)速率 d.Na、Mg可以代替Zn還原SiCl4

（5）用硅制作太陽(yáng)能電池時(shí)，為減弱光在硅表面的反射，可用化學(xué)腐蝕法在其表面形成粗糙的多孔硅層。腐蝕劑常用稀HNO3和HF的混合液。硅表面首先形成SiO2，最后轉(zhuǎn)化成H2SiF6。用化學(xué)方程式表示SiO2轉(zhuǎn)化為H2SiF6的過(guò)程 。

Ⅱ.（1）甲烷、氫氣、一氧化碳的燃燒熱分別為akJ·mol－1，bkJ·mol－1，ckJ·mol－1，工業(yè)上利用天燃?xì)夂投�氧化碳反�?yīng)制備合成氣（CO、H2），其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為 。

（2）已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝1.5×10－16，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，三種難溶鹽的飽和溶液中，Ag+濃度大小的順序?yàn)? 。

 

Answer 1

Ⅰ.（1）還原劑（1分） （2）2NaCl+H2O電解2NaOH+Cl2↑+H2↑（2分）

（3）①SiCl4+2H2O＝SiO2+4HCl（2分）

②使水蒸氣冷凝，減少進(jìn)入濃硫酸的水，保持濃硫酸持續(xù)的吸水性（1分），同時(shí)降低放出的熱量（1分）。i. K＝（1分） ii. b c d（完全正確2分，選一個(gè)正確1分，有錯(cuò)為零分）

（5）SiO2+6HF＝H2SiF6+2H2O（2分）

Ⅱ.（1）CH4(g)+CO2(g)＝2CO(g)+2H2(g) △H＝－(a－2b－2c)KJ/mol（2分）

（2）Ag2CrO4＞AgCl＞AgI（2分）

【解析】

試題分析：（1）碳在高溫下與二氧化硅反應(yīng)生成CO和硅，碳元素化合價(jià)升高，被氧化，作還原劑，因此焦炭在過(guò)程Ⅰ中做還原劑。

（2）電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和Cl2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+H2O電解2NaOH+Cl2↑+H2↑。

（3）①①SiCl4遇水劇烈水解生成SiO2和一種酸，根據(jù)原子守恒可知該酸應(yīng)該是鹽酸，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiCl4+2H2O＝SiO2+4HCl。

②如果不降低溫度，則水蒸氣會(huì)被濃硫酸稀釋，降低濃硫酸的性能，所以冷卻的作用是使水蒸氣冷凝，減少進(jìn)入濃硫酸的水，保持濃硫酸持續(xù)的吸水性，同時(shí)降低放出的熱量。

（4）i. 化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，又因?yàn)楣腆w或純液體不能表示平衡常數(shù)，因此反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝。

ii.a.正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則會(huì)降低SiCl4的轉(zhuǎn)化率，a不正確；b.由于鋅是活潑的金屬，即使存在氧氣，也不會(huì)與硅反應(yīng)，而是與鋅反應(yīng)，因此還原過(guò)程需在無(wú)氧的氣氛中進(jìn)行，b正確；c.正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，則增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，能提高反應(yīng)速率，c正確；d.Na、Mg的活潑性均強(qiáng)于鋅，可以代替Zn還原SiCl4，d正確，答案選bcd。

（5）根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還有水生成，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+6HF＝H2SiF6+2H2O。

Ⅱ.（1）燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，所以甲烷、氫氣、一氧化碳完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為①CH4(g)+ O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) △H＝－a kJ/mol、②2CO(g)+ O2(g)＝2CO2(g) △H＝－2b kJ/mol、③O2 (g)+2H2(g)＝2H2O(l) △H＝－2c kJ/mol，所以根據(jù)蓋斯定律可知①－（②＋③）即得到CH4(g)+CO2(g)＝2CO(g)+2H2(g) △H＝－(a－2b－2c)KJ/mol。

（2）由ksp表達(dá)式可知AgCl中c(Ag+)＝，AgI中c(Ag+)＝，Ag2CrO4中Ag+為x，則，解得，所以Ag+濃度大小的順序?yàn)锳g2CrO4＞AgCl＞AgI。

考點(diǎn)：考查二氧化硅提純反應(yīng)條件可知、外界條件對(duì)反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響、熱化學(xué)方程式書寫以及溶解平衡應(yīng)用等