Question

11．多晶硅是太陽能光伏產業(yè)的重要原材料．
（1）由石英砂可制取粗硅，反應式為SiO₂（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），粗硅提純常見方法之一是先將粗硅與HCl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$\frac{n（{H}_{2}）}{n（SiHC{l}_{3}）}$時，反應物X的平衡轉化率關系如圖所示．

①X是SiHCl₃（填“H₂”或“SiHCl₃”）．
②上述反應的平衡常數(shù)K（1150℃）＞K（950℃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）SiH₄（硅烷）法生產高純多晶硅是非常優(yōu)異的方法．
①用粗硅作原料，熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖所示，電解時陽極的電極反應式為Si+4H^--4e^-=SiH₄↑．
②硅基太陽電池需用N、Si兩種元素組成的化合物Y作鈍化材料，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(shù)為60%，Y的化學式為Si₃N₄．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖象可知：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；
（2）①電解池中的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應，單質硅失電子后和H^-結合生成SiH₄；
②Si的質量分數(shù)為60%，氧的質量分數(shù)為40%，據(jù)此確定化學式．

解答 解：（1）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$\frac{n（{H}_{2}）}{n（SiHCl{\;}_{3}）}$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數(shù)大，則該反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，即K（1150℃）＞K（950℃）；
故答案為：＞；
（2）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）=$\frac{60%}{28}$：$\frac{40%}{14}$=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，讀懂圖象、理順平衡常數(shù)與轉化率間的關系、注意電化學電極反應式的書寫是解題的關鍵，題目難度中等．