Question

【題目】硅是重要的半導體材料，是構成現代電子工業的基礎。硅及其化合物在工業中應用廣泛，在工業上，高純硅可以通過下列流程制取：

完成下列填空:

（1）氯原子核外有_______種不同能量的電子，硅原子的核外電子排布式是_______________。

（2）碳與硅屬于同主族元素，熔沸點SiO2 ________CO2 (填寫“>”、“<”或“=”)，其原因是_____________________________________________________。

（3）流程中由SiO2制粗硅的反應不能說明碳的非金屬性強于硅，原因是_________________；請寫出一個能說明碳的非金屬性強于硅的化學方程式______________________________。

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

①上述反應的平衡常數表達式K＝_____________；能使K增大的措施是_______________。

②一定條件下，在固定容積的密閉容器中，能表示上述反應達到平衡狀態的是________（選填編號）。

a．3v逆(SiHCl3)＝v正(HCl) b．混合氣體的壓強不變

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

③一定溫度下，在2L密閉容器中進行上述反應，5min后達到平衡，此過程中固體質量增加0.28g，此時HCl的化學反應速率為 ________________ 。

Answer 1

【答案】5 1s22s22p63s23p2 > SiO2是原子晶體，融化時需要克服共價鍵，CO2是分子晶體，融化時只需要克服分子間作用力，所以SiO2的熔沸點比CO2的熔沸點高。 非金屬性是指非金屬元素的單質在化學反應中得到電子的能力，而碳與二氧化硅反應所表現出來的是碳失去電子的能力（或還原性），因此不能說明碳的非金屬性比硅強 Na2SiO3+2CO2+2H2O →2NaHCO3+H4SiO4↓或CO2+Na2SiO3+H2O →H2SiO3↓+Na2CO3 K=c(HCl)3/ c (SiHCl3) c (H2) 升溫 a b 0.003 mol/(L·min)

【解析】

（1）原子核外電子有幾種能級就有幾種能量不同的軌道；Si原子序數為14，有3個電子層，最外層電子數為4；
（2）熔點一般為原子晶體＞離子晶體＞金屬晶體＞分子晶體；
（3）碳與二氧化硅反應生成硅單質和一氧化碳，只能說明碳的還原性比硅強；強酸反應制取弱酸；
（4）依據平衡常數概念寫出，用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積得到；平衡常數隨溫度變化；
（5）達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，百分含量不變，以及由此衍生的其它一些量不變，據此分析；
（6）根據方程式計算出固體質量增加0.28g時生成的氯化氫的物質的量，根據計算。

：（1）氯原子核外有1s、2s、2p、3s、3p五種能級，所以氯原子核外有5種不同能量的軌道，Si原子序數為14，有3個電子層，最外層電子數為4，故硅原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p2，
故答案為：5；1s22s22p63s23p2；
（2）熔點一般為原子晶體＞離子晶體＞金屬晶體＞分子晶體，SiO2為原子晶體，融化時需要克服共價鍵，CO2為分子晶體，融化時只需要克服分子間作用力，故熔沸點：SiO2＞CO2，
故答案為：＞；SiO2是原子晶體，融化時需要克服共價鍵，CO2是分子晶體，融化時只需要克服分子間作用力，所以SiO2的熔沸點比CO2的熔沸點高；
（3）碳與二氧化硅反應生成硅單質和一氧化碳： ，只能說明碳的還原性比硅強，非金屬性是指非金屬元素的單質在化學反應中得到電子的能力，而碳與二氧化硅反應所表現出來的是碳失去電子的能力（或還原性），因此不能說明碳的非金屬性比硅強，碳的非金屬性比硅強，則碳酸的酸性比原硅酸（硅酸）強，可發生：Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H4SiO4↓或CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3，
故答案為：非金屬性是指非金屬元素的單質在化學反應中得到電子的能力，而碳與二氧化硅反應所表現出來的是碳失去電子的能力（或還原性），因此不能說明碳的非金屬性比硅強；Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H4SiO4↓或CO2+Na2SiO3+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3；
（4） -Q（Q＞0），依據平衡常數概念書寫，注意固體和純液體不寫入表達式，表達式為K=c(HCl)3/ c (SiHCl3) c (H2)，該反應正反應為吸熱反應，所以升高溫度平衡右移動，平衡常數增大，
故答案為：K=c(HCl)3/ c (SiHCl3) c (H2)；升溫；
（5）a．3v逆（SiHCl3）=v正（HCl），正逆反應速率相等，故a正確；
b．隨反應進行容器內壓強增大，混合氣體的壓強不變，說明到達平衡，故b正確；
c．平衡常數隨溫度變化，溫度不變K保持不變，不能說明正逆反應速率相等，故c錯誤；
d．c（SiHCl3）：c（H2）：c（HCl）=1：1：3不能說明正逆反應速率相等，故d錯誤；
故答案為：ab；
（6），此過程中固體質量增加0.28g，生成氯化氫的物質的量為0.03mol，=0.003mol/（Lmin），
故答案為：0.003mol/（Lmin）。