Question

11．多晶硅是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的重要原材料．
（1）由石英砂可制取粗硅，反應(yīng)式為SiO₂（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），粗硅提純常見方法之一是先將粗硅與HCl制得SiHCl₃，經(jīng)提純后再用H₂還原：SiHCl₃（g）+H₂（g）?Si（s）+3HCl（g）不同溫度及不同$\frac{n（{H}_{2}）}{n（SiHC{l}_{3}）}$時(shí)，反應(yīng)物X的平衡轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示．

①X是SiHCl₃（填“H₂”或“SiHCl₃”）．
②上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K（1150℃）＞K（950℃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）SiH₄（硅烷）法生產(chǎn)高純多晶硅是非常優(yōu)異的方法．
①用粗硅作原料，熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖所示，電解時(shí)陽極的電極反應(yīng)式為Si+4H^--4e^-=SiH₄↑．
②硅基太陽電池需用N、Si兩種元素組成的化合物Y作鈍化材料，它可由SiH₄與NH₃混合氣體進(jìn)行氣相沉積得到，已知Y中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，Y的化學(xué)式為Si₃N₄．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖象可知：橫坐標(biāo)表示氫氣的量增多；
②溫度越高，SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率高，即反應(yīng)進(jìn)行的程度大；
（2）①電解池中的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，單質(zhì)硅失電子后和H^-結(jié)合生成SiH₄；
②Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，據(jù)此確定化學(xué)式．

解答 解：（1）①兩種反應(yīng)物，增加其中一種，另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率增大，自身的轉(zhuǎn)化率反而減小，橫坐標(biāo)表示氫氣的量增多，所以縱坐標(biāo)表示的轉(zhuǎn)化率提高應(yīng)為SiHCl₃，
故答案為：SiHCl₃；   
②當(dāng)$\frac{n（{H}_{2}）}{n（SiHCl{\;}_{3}）}$一定時(shí)，溫度越高，SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率高，即反應(yīng)進(jìn)行的程度大，所以高溫時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)大，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，即K（1150℃）＞K（950℃）；
故答案為：＞；
（2）①此題類似于電解精煉銅的原理，用粗銅作為陽極，從圖示知，H^-移向陽極生成SiH₄，電極反應(yīng)式為Si+4H^--4e^-=SiH₄↑，
故答案為：Si+4H^--4e^-=SiH₄↑；
②n（Si）：n（N）=$\frac{60%}{28}$：$\frac{40%}{14}$=3：4，化學(xué)式為Si₃N₄，故答案為：Si₃N₄．

點(diǎn)評 本題考查硅及其化合物的性質(zhì)，讀懂圖象、理順平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率間的關(guān)系、注意電化學(xué)電極反應(yīng)式的書寫是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．