Question

【题目】硅是重要的半导体材料，是构成现代电子工业的基础。硅及其化合物在工业中应用广泛，在工业上，高纯硅可以通过下列流程制取：

完成下列填空:

（1）氯原子核外有_______种不同能量的电子，硅原子的核外电子排布式是_______________。

（2）碳与硅属于同主族元素，熔沸点SiO2 ________CO2 (填写“>”、“<”或“=”)，其原因是_____________________________________________________。

（3）流程中由SiO2制粗硅的反应不能说明碳的非金属性强于硅，原因是_________________；请写出一个能说明碳的非金属性强于硅的化学方程式______________________________。

（4）SiHCl3(g) + H2(g)Si(s) + 3HCl(g) －Q （Q>0）

①上述反应的平衡常数表达式K＝_____________；能使K增大的措施是_______________。

②一定条件下，在固定容积的密闭容器中，能表示上述反应达到平衡状态的是________（选填编号）。

a．3v逆(SiHCl3)＝v正(HCl) b．混合气体的压强不变

c．K保持不变 d．c(SiHCl3)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶1∶3

③一定温度下，在2L密闭容器中进行上述反应，5min后达到平衡，此过程中固体质量增加0.28g，此时HCl的化学反应速率为 ________________ 。

Answer 1

【答案】5 1s22s22p63s23p2 > SiO2是原子晶体，融化时需要克服共价键，CO2是分子晶体，融化时只需要克服分子间作用力，所以SiO2的熔沸点比CO2的熔沸点高。 非金属性是指非金属元素的单质在化学反应中得到电子的能力，而碳与二氧化硅反应所表现出来的是碳失去电子的能力（或还原性），因此不能说明碳的非金属性比硅强 Na2SiO3+2CO2+2H2O →2NaHCO3+H4SiO4↓或CO2+Na2SiO3+H2O →H2SiO3↓+Na2CO3 K=c(HCl)3/ c (SiHCl3) c (H2) 升温 a b 0.003 mol/(L·min)

【解析】

（1）原子核外电子有几种能级就有几种能量不同的轨道；Si原子序数为14，有3个电子层，最外层电子数为4；
（2）熔点一般为原子晶体＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体；
（3）碳与二氧化硅反应生成硅单质和一氧化碳，只能说明碳的还原性比硅强；强酸反应制取弱酸；
（4）依据平衡常数概念写出，用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积得到；平衡常数随温度变化；
（5）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，百分含量不变，以及由此衍生的其它一些量不变，据此分析；
（6）根据方程式计算出固体质量增加0.28g时生成的氯化氢的物质的量，根据计算。

：（1）氯原子核外有1s、2s、2p、3s、3p五种能级，所以氯原子核外有5种不同能量的轨道，Si原子序数为14，有3个电子层，最外层电子数为4，故硅原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p2，
故答案为：5；1s22s22p63s23p2；
（2）熔点一般为原子晶体＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体，SiO2为原子晶体，融化时需要克服共价键，CO2为分子晶体，融化时只需要克服分子间作用力，故熔沸点：SiO2＞CO2，
故答案为：＞；SiO2是原子晶体，融化时需要克服共价键，CO2是分子晶体，融化时只需要克服分子间作用力，所以SiO2的熔沸点比CO2的熔沸点高；
（3）碳与二氧化硅反应生成硅单质和一氧化碳： ，只能说明碳的还原性比硅强，非金属性是指非金属元素的单质在化学反应中得到电子的能力，而碳与二氧化硅反应所表现出来的是碳失去电子的能力（或还原性），因此不能说明碳的非金属性比硅强，碳的非金属性比硅强，则碳酸的酸性比原硅酸（硅酸）强，可发生：Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H4SiO4↓或CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，
故答案为：非金属性是指非金属元素的单质在化学反应中得到电子的能力，而碳与二氧化硅反应所表现出来的是碳失去电子的能力（或还原性），因此不能说明碳的非金属性比硅强；Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H4SiO4↓或CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3；
（4） -Q（Q＞0），依据平衡常数概念书写，注意固体和纯液体不写入表达式，表达式为K=c(HCl)3/ c (SiHCl3) c (H2)，该反应正反应为吸热反应，所以升高温度平衡右移动，平衡常数增大，
故答案为：K=c(HCl)3/ c (SiHCl3) c (H2)；升温；
（5）a．3v逆（SiHCl3）=v正（HCl），正逆反应速率相等，故a正确；
b．随反应进行容器内压强增大，混合气体的压强不变，说明到达平衡，故b正确；
c．平衡常数随温度变化，温度不变K保持不变，不能说明正逆反应速率相等，故c错误；
d．c（SiHCl3）：c（H2）：c（HCl）=1：1：3不能说明正逆反应速率相等，故d错误；
故答案为：ab；
（6），此过程中固体质量增加0.28g，生成氯化氢的物质的量为0.03mol，=0.003mol/（Lmin），
故答案为：0.003mol/（Lmin）。