Question

硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意如下：          

（1）焦炭在过程Ⅰ中作______剂。
（2）过程Ⅱ中的Cl₂用电解饱和食盐水制备，制备Cl₂的化学方程式是    。
（3）整个制备过程必须严格控制无水。
①SiCl₄遇水剧烈水解生成SiO₂和一种酸，反应的化学方程式是     。
②干燥Cl₂时，从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入到浓H₂SO₄中。冷却的作用是    。
（4）Zn还原SiCl₄的反应如下：
反应1： 400℃～756℃ ，SiCl₄(g) + 2Zn(l)  Si(s) + 2ZnCl₂(l)   ΔH₁ <0 
反应2：  756℃～907℃ ，SiCl₄(g) + 2Zn(l)  Si(s) + 2ZnCl₂(g)  ΔH₂ <0 
反应3：  907℃～1410℃，SiCl₄(g) + 2Zn(g)  Si(s) + 2ZnCl₂(g)  ΔH₃ <0 
① 对于上述三个反应，下列说法合理的是_____。
a．升高温度会提高SiCl₄的转化率      b．还原过程需在无氧的气氛中进行
c．增大压强能提高反应的速率         d．Na、Mg可以代替Zn还原SiCl₄
② 实际制备过程选择“反应3”，选择的理由是    。
③ 已知Zn(l)=Zn(g)  ΔH =" +116" KJ/mol 。若SiCl₄的转化率均为90%，每投入1mol SiCl₄，“反应3”比“反应2”多放出_____kJ的热量。
（5）用硅制作太阳能电池时，为减弱光在硅表面的反射，采用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层。腐蚀剂常用稀HNO₃和HF的混合液。硅表面首先形成SiO₂，最后转化为H₂SiF₆。用化学方程式表示SiO₂转化为H₂SiF₆的过程     。

Answer 1

（1）还原剂（2分）
（2）2NaCl + 2H₂O2NaOH + Cl₂↑+ H₂↑（2分）
（3）① SiCl₄ + 2H₂O = SiO₂ + 4HCl （2分）
② 使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水量，保持持续的吸水性，并降低放出的热量（2分）
（4） ① b c d（1分）
② 温度高，反应速率快；与前两个反应比较，更易于使硅分离，使化学平衡向右移动，提高转化率。（2分）
③ 208.8 （1分）
（5） SiO₂ +6HF = H₂SiF₆ + 2H₂O （2分）

试题分析：石英砂主要成分是SiO₂，被碳还原为粗硅，与氯气化合得到SiCl₄，在被还原得高纯硅。SiCl₄水解生成的酸根据复分解原理，可推知为盐酸；（4）①a、升高温度，平衡逆向移动，降低SiCl₄的转化率，错误；b、锌做还原剂应在无氧的条件下进行，正确；c、增大压强，平衡正向移动，提高SiCl₄的转化率，正确；d、Na、Mg的还原性强，可以代替锌，正确。③每投入1mol SiCl₄，反应2摩尔锌，热量为332kJ，利用率为90%，可计算出结果208.8kJ。