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【题目】高纯硅晶体是信息技术的重要材料。

1工业上用石英和焦炭可以制得粗硅。已知反应过程的能量变化如下图

写出用石英和焦炭制取粗硅的热化学方程式______________________________

2某同学设计下列流程制备高纯硅:

①Y的化学式为____________________

②写出反应I的离子方程式________________________________________

③写出反应IV的化学方程式________________________________________

④甲烷分解的温度远远高于硅烷(SiH4),用原子结构解释其原因______________________________

3将粗硅转化成三氯硅烷(SiHCl3),进一步反应也可以制得粗硅。其反应:SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g),不同温度下,SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比的变化关系如图所示。下列说法正确的是__________(填字母)。

A.该反应是放热反应

B.横坐标表示的投料比可以是

C.该反应的平衡常数随温度升高而增大

D.实际生产中为提高SiHCl3的利用率,可以适当增大压强

【答案】 SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) H=+638.4kJ/mol H2SiO3H4SiO4 SiO2+2OH-=SiO32-+H2O SiO2+4MgMg2Si+2MgO 周期表中,硅中碳属于同主族,原子半径Si大于C,硅元素的非金属性弱于碳元素,硅烷的热稳定性弱于甲烷 BC

【解析】1)考查热化学反应方程式的计算,根据第一幅图,热化学反应方程式为Si(s)O2(g)=SiO2(s) H=859.4kJ·mol1①,第二幅图热化学反应方程式为2C(s)O2(g)=2CO(g) H=221.0kJ·mol1②,石英和焦炭反应制备粗硅的反应方程式为SiO22C=2COSi,因此由②-①得出:SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) H=+638.4kJ/mol;(2)本题考查化学工艺流程,①砂砾中含有SiO2,与NaOH反应生成Na2SiO3,步骤IIX中加入稀硫酸,发生SiO322H=H2SiO3↓,或SiO322HH2O=H4SiO4↓,即Y的化学式为H2SiO3H4SiO4;②反应I的离子方程式为SiO22OH=SiO32H2O;③根据流程,发生SiO2+4MgMg2Si+2MgO④甲烷和硅烷都属于分子晶体,C的原子半径小于Si,也就是CH键长比SiH键长短,且碳元素的非金属性强于硅元素,因此硅烷的稳定性弱于甲烷;(3)考查勒夏特列原理和化学平衡常数,A当投料比相同时,温度越高,三氯硅烷的转化率越大,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,故A错误;B、如果投料比为n(H2)/n(SiHCl3),随着投料比的增多,即H2量增加,平衡向正反应方向移动,即三氯硅烷的转化率增大,符合图像,故B正确;C、因为正反应为吸热反应,且化学平衡常数 温度的影响,因此升高温度,平衡向正反应方向移动,即化学平衡常数增大,故C正确;D、根据勒夏特列原理,增大压强,平衡向逆反应方向移动,三氯硅烷的转化率降低,故D错误。

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(1)元素E在周期表中的位置是________________

(2)B和D形成的化合物甲其相对分子质量在170~190之间,且D的质量分数约为70%,则该化合物的化学式为_____

(3)A和B形成的化合物乙为B4A4,在一定条件下可以1:1完全电离产生两种离子,其中一种为10e的离子,该物质在一定条件下的电离方程式为_______________________

(4)化合物C2D溶液在空气中长期放置会变质生成丙C2D2,用化学方程式表示该过程________

(5)D和E以1:1形成的化合物丁中所有原子均满足8电子稳定结构,该化合物的电子式为________;该物质遇水剧烈反应,产生有刺激性气味的混合气体X和Y,同时还有固体单质产生,是已知X能使品红溶液褪色的气体,Y在标准状态下的密度为1.63g/L,该混合气体相对于H2的密度为21,上述过程对应的化学方程式为___________________________________;某研究小组同学为确定干燥的X和Y混合气体中Y的存在,设计方案如下:把干燥的X和Y与干燥的NH3混合,出现白烟,则证明有Y气体,你认为此方案_______(填“正确”或“不正确”),理由是__________________________________________________

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