Question

硅及其化合物广泛应用于太阳能的利用、光导纤维及硅橡胶的制备等．纯净的硅是从自然界中的石英矿石（主要成分为SiO₂）中提取的．高温下制取纯硅有如下反应（方法1）：
①SiO₂（s）+2C（s）?Si（s）+2CO（g）；
②Si（s）+2Cl₂（g）?SiCl₄（g）；
③SiCl₄（g）+2H₂（g）→Si（s）+4HCl（g）．
（1）硅原子核外有

 

种不同能级的电子，最外层的p电子有

 

种自旋方向．
（2）硅与碳同主族，单质的还原性：碳

 

硅（填写“同于”、“强于”或“弱于”），反应①之所以能进行的原因是

 

．
（3）反应②生成的化合物的电子式为

 

；该分子为

 

分子（填写“极性”或“非极性”）．
（4）某温度下，反应②在容积为V升的密闭容器中进行，达到平衡时Cl₂的浓度为a mol/L．然后迅速缩小容器容积到0.5V升，t秒后重新达到平衡，Cl₂的浓度为b mol/L．则a

 

b（填写“大于”、“等于”或“小于”）．
（5）在t秒内，反应②中v（SiCl₄）=

 

（用含a、b的代数式表示）．
（6）工业上还可以通过如下反应制取纯硅（方法2）：
④Si（粗）+3HCl（g）

553～573K

SiHCl₃（l）+H₂（g）+Q（Q＞0）；
⑤SiHCl₃（g）+H₂（g）

1373K

Si（纯）+3HCl（g）．
提高反应⑤中Si（纯）的产率，可采取的措施有：

 

（选填2条）．

Answer 1

分析：（1）硅原子电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）非金属性越强单质的氧化性越强，减少生成物的浓度，平衡正向移动；
（3）四氯化硅是共价化合物，分子结构对称的是非极性分子；
（4）体积减小，浓度增大；
（5）根据v=

△C

t

解题；
（6）降低压强向体积增大的方向移动，升高温度向吸热方向移动，减少生成物的浓度，平衡正向移动．

解答：解：（1）硅原子电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p²，核外有5种不同能级的电子，最外层的p电子有1种自旋方向，故答案为：5；1；
（2）非金属性越强单质的氧化性越强，碳的还原性弱于硅；减少生成物CO的浓度，平衡正向移动，故答案为：弱于； 因为生成物CO为气态，降低CO的浓度，可使平衡正向移动；
（3）SiCl₄（g）的电子式，SiCl₄分子结构对称是非极性分子，故答案为：；非极性；
（4）体积减小，浓度增大，压强增大，平衡正向移动，氯气浓度减小，但是不如浓度增大的多，故答案为：小于；
（5）氯气的反应速率v=

△C

t

=

2a-b

t

mol/（L?s），v（SiCl₄）=

2a-b

2t

mol/（L?s），故答案为：

2a-b

2t

mol/（L?s）；
（6）降低压强；升高温度；及时分离出HCl使平衡正向移动，故答案为：降低压强或升高温度（或及时分离出HCl等）．

点评：本题考查原子结构、还原性比较、电子式和平衡移动、化学反应速率等，难度中等，判断平衡移动条件是解题的关键．