题目内容
多晶硅生产工艺流程如下:
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(1)粗硅粉碎的目的是 。分离SiHCl3 (l)和SiCl4(l)的方法为 。
(2)900℃以上, H2与SiHCl3发生如下反应:SiHCl3
(g)+ H2 (g)
Si
(s) + 3HCl (g) ΔH >0,其平衡常数表达式为K = 。为提高还原时SiHCl3的转化率,可采取的措施有
。
(3)该流程中可以循环使用的物质是 。
(4)SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应,可以制得SiHCl3,其化学方程式为 。
(1)增大接触面积,加快反应速率,充分反应 蒸馏
(2)K=
升高温度或增大氢气与 SiHC13 的物质的量之比或增大氢气浓度
(3)HCl、H2
(4)3SiCl4+Si+2H2=4SiHCl3
【解析】
试题分析:工业流程题,(1)为了加快反应速率,常需要把固体物质粉碎,以增大反应物的接触面积;互溶液体的分离用蒸馏的方法(2)可以根据化学平衡移动原理,考虑采用的方法和措施, 升高温度、增大氢气浓度、移出HCl等均可;(3)流程中生成和使用的物质,有HCl、H2。
考点:依据工业流程,考查实验目的、措施、分离、化学用语等有关问题。
(10分)我国目前制备多晶硅主要采用三氯氢硅氢还原法、硅烷热解法和四氯化硅氢还
原法。由于三氯氢硅还原法具有一定优点,被广泛应用。其简化的工艺流程如图所示:
(1)制备三氯氢硅的反应为:Si(s)+3HCl(g) == SiHCl3(g)+H2(g) ΔH=-210 kJ•mol-1。
伴随的副反应有:Si(s)+4HCl(g) == SiCl4(g)+2H2(g) ΔH=-241 kJ•mol-1。
SiCl4在一定条件下与H2反应可转化为SiHCl3,反应的热化学方程式为:
SiCl4(g)+H2(g) == SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH= 。
(2)由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式为 。该生产工艺中可以循环使用的物质是 (至少写出两种)。
(3)由于SiH4具有易提纯的特点,因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。工业上广泛采用的合成硅烷方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷,化学方程式是 ;整个制备过程必须严格控制无水,否则反应将不能生成硅烷,而是生成硅酸和氢气等,其化学方程式为 ;整个系统还必须与氧隔绝,其原因是 。