Question

多晶硅是太阳能光伏产业的重要原料．
（1）由石英砂可制取粗硅，其相关反应的热化学方程式如下：
SiO₂（s）+C（s）=SiO（g）+CO（g）△H=a KJ?mol^-1
2SiO（g）=Si（s）+SiO₂（s）△H=b KJ?mol^-1
①反应SiO₂（s）+2C（s）=Si（s）+2CO（g）的△H=

 

kJ?mol^-1（用含a、b的代数式表示）．
②SiO是反应过程中的中间产物．隔绝空气时，SiO与NaOH溶液反应（产物之一是硅酸钠）的化学方程式是

 

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（2）粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl制得SiHCl₃，经提纯后再用H₂还原：SiHCl₃（g）+H₂（g）?Si（s）+3HCl（g）不同温度及不同n（H₂）/n（SiHCl₃）时，反应物X的平衡转化率关系如图1；
①X是

 

（填“H₂”、“SiHCl₃”）．
②上述反应的平衡常数K（1150℃）

 

K（950℃）（选填“＞”、“＜”、“=”）
（3）SiH₄（硅烷）法生产高纯多晶硅是非常优异的方法．
①用粗硅作原料，熔盐电解法制取硅烷原理如图2，电解时阳极的电极反应式为

 

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②硅基太阳电池需用N、Si两种元素组成的化合物Y作钝化材料，它可由SiH₄与NH₃混合气体进行气相沉积得到，已知Y中Si的质量分数为60%，Y的化学式为

 

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Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,硅和二氧化硅

专题：化学反应中的能量变化,碳族元素

分析：（1）①利用盖斯定律分析，不管化学反应是一步或分几步完成，其反应热是不变的；依据热化学方程式和盖斯定律构造目标热化学方程式计算反应热；
②产物之一是硅酸钠，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和原子的个数不变书写方程式；
（2）①根据图象可知：横坐标表示氢气的量增多；
②温度越高，SiHCl₃的转化率高，即反应进行的程度大；
（3）①电解池中的阳极上发生失电子的氧化反应，单质硅失电子后和H^-结合生成SiH₄；
②Si的质量分数为60%，氧的质量分数为40%，据此确定化学式；

解答： 解：（1）①Ⅰ、SiO₂（s）+C（s）=SiO（g）+CO（g）△H=a KJ?mol^-1
Ⅱ、2SiO（g）=Si（s）+SiO₂（s）△H=b KJ?mol^-1
由盖斯定律可知，Ⅰ×2+Ⅱ得SiO₂（s）+2C（s）=Si（s）+2CO（g），故△H=（2a+b）KJ?mol^-1，
故答案为：2a+b；      
②SiO与NaOH溶液反应，反应物为：SiO、NaOH，产物为Na₂SiO₃，根据质量守恒定律，氢氧化钠前系数为2，根据氢原子守恒产物为氢气，所以化学反应方程式为：SiO+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂↑，
故答案为：SiO+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂↑；
（2）①两种反应物，增加其中一种，另一种物质的转化率增大，自身的转化率反而减小，横坐标表示氢气的量增多，所以纵坐标表示的转化率提高应为SiHCl₃，
故答案为：SiHCl₃；   
②当

n(H2)

n(SiHCl3)

一定时，温度越高，SiHCl₃的转化率高，即反应进行的程度大，所以高温时的化学平衡常数大，则该反应的平衡常数随温度升高而增大，即K（1150℃）＞K（950℃）；
故答案为：＞；
（3）①此题类似于电解精炼铜的原理，用粗铜作为阳极，从图示知，H^-移向阳极生成SiH₄，电极反应式为Si+4H^--4e^-=SiH₄↑，
故答案为：Si+4H^--4e^-=SiH₄↑；
②n（Si）：n（N）=

60%

28

：

40%

14

=3：4，化学式为Si₃N₄，
故答案为：Si₃N₄．

点评：本题考查硅及其化合物的性质，注意盖斯定律的应用，读懂图象、理顺平衡常数与转化率间的关系、注意电化学电极反应式的书写是解题的关键，题目难度中等．