Question

多晶硅是太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的重要原材料。

(1)由石英砂可制取粗硅，其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

SiO2(s)＋C(s)=SiO(g)＋CO(g)　ΔH＝a kJ·mol－1

2SiO(g)=Si(s)＋SiO2(s)　ΔH＝b kJ·mol－1

①反應(yīng)SiO2(s)＋2C(s)=Si(s)＋2CO(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1(用含a、b的代數(shù)式表示)。

②SiO是反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物。隔絕空氣時(shí)，SiO與NaOH溶液反應(yīng)(產(chǎn)物之一是硅酸鈉)的化學(xué)方程式為________________________________。

(2)粗硅提純常見(jiàn)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)。

不同溫度及不同時(shí)，反應(yīng)物X的平衡轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示。

 

①X是________(填“H2”或“SiHCl3”)。

②上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K(1 150 ℃)________K(950 ℃)(填“>”、“<”或“＝”)。

(3)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(yáng)極的電極反應(yīng)式為_________________________________________。

 

②硅基太陽(yáng)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________。

 

Answer 1

　(1)①2a＋b　②SiO＋2NaOH=Na2SiO3＋H2↑

(2)①SiHCl3　②>

(3)①Si＋4H＋－4e－=SiH4↑　②Si3N4

【解析】　(1)①反應(yīng)SiO2(s)＋2C(s)=Si(s)＋2CO(g)可由第一個(gè)反應(yīng)×2＋第二個(gè)反應(yīng)得到，則ΔH＝(2a＋b)kJ·mol－1。②根據(jù)產(chǎn)物有硅酸鈉及質(zhì)量守恒得到反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO＋2NaOH=Na2SiO3＋H2↑。(2)①根據(jù)圖像，在溫度不變的情況下，增大，X的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則X是SiHCl3。②當(dāng)一定時(shí)，升高溫度，SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則表明化學(xué)平衡常數(shù)K(1 150 ℃)>K(950 ℃)。(3)①電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，粗硅失去電子，結(jié)合H－生成SiH4氣體，則電極反應(yīng)式為Si＋4H－－4e－=SiH4↑。②Si、N元素組成的化合物中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，則，即化學(xué)式為Si3N4。