Question

（2013?鹽城一模）多晶硅是太陽能光伏產業的重要原材料．
（1）由石英砂可制取粗硅，其相關反應的熱化學方程式如下：
SiO₂（s）+C（s）═SiO（g）+CO（g），△H=akJ?mol^-1
2SiO（g）═Si（s）+SiO₂（s），△H=bkJ?mol^-1
①反應SiO₂（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g）的△H=

2a+b

kJ?mol^-1（用含a、b的代數式表示）；
②SiO是反應過程中的中間產物，隔絕空氣時，SiO與NaOH溶液反應（產物之一是硅酸鈉）的化學方程式為

SiO+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂

．
（2）粗硅提純常見方法之一是先用粗硅與HCl反應，制得SiHCl₃，經提純后再用H₂還原：SiHCl₃（g）+H₂（g）?Si（s）+3HCl（g）．不同溫度及不同

n(H2)

n(SiHCl3)

時，反應物X的平衡轉化率關系如圖1．

①X是

SiHCl₃

（填化學式）；
②上述反應的平衡常數：K（1150℃）

＞

K（950℃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）SiH₄（硅烷）法生產高純多晶硅是非常優異的方法．
①用粗硅做原料，熔鹽電解法制取硅烷原理如圖2所示，電解時陽極的電極反應式為

Si+4H⁺-4e^-═SiH₄↑

．
②硅基太陽能電池需用N、Si兩種元素組成的化合物Y做鈍化材料，它可由SiH₄與NH₃混合氣體進行氣相沉積得到．已知Y中Si的質量分數為60%，Y的化學式為

Si₃N₄

．

Answer 1

分析：（1）①上式乘以2加下式，即得所求反應； ②由元素守恒，可判斷出產物除了Na₂SiO₃外，還有H₂；
（2）①橫坐標表示氫氣的量增多； ②溫度越高，SiHCl₃的轉化率高，即反應進行的程度大；
（3）①用粗銅作為陽極，H⁺移向陽極生成SiH₄； ②Si的質量分數為60%，氧的質量分數為40%．

解答：解：（1）①上式乘以2加下式，即得所求反應，△H=2a+bkJ?mol^-1，
故答案為：2a+b；
②由元素守恒，可判斷出產物除了Na₂SiO₃外，還有H₂，方程式：SiO+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂，
故答案為：SiO+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂；
（2）①兩種反應物，增加其中一種，另一種物質的轉化率增大，自身的轉化率反而減小，橫坐標表示氫氣的量增多，所以縱坐標表示的轉化率提高應為SiHCl₃，
故答案為：SiHCl₃；
②當

n(H2)

n(Na2SiO3)

一定時，溫度越高，SiHCl₃的轉化率高，即反應進行的程度大，所以高溫時的化學平衡常熟大，
故答案為：＞；
（3）①此題類似于電解精煉銅的原理，用粗銅作為陽極，從圖示知，H⁺移向陽極生成SiH₄，電極反應式為Si+4H⁺-4e^-=SiH₄↑，
故答案為：Si+4H⁺-4e^-=SiH₄↑；
②n（Si）：n（N）=

60%

28

：

40%

14

=3：4，化學式為Si₃N₄，
故答案為：Si₃N₄．

點評：本題考查硅及其化合物的性質，化學方程式的書寫是解題的關鍵，題目難度不大．