Question

太陽(yáng)能電池是利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量變化的一種新型裝置，目前多采用單晶硅和多晶硅作為基礎(chǔ)材料．高純度的晶體硅可通過(guò)以下反應(yīng)獲得：
反應(yīng)①（合成爐）：Si（粗）+3HCl（g）

280℃-300℃

CuCl

SiHCl₃+H₂（g）△H₁
反應(yīng)②（還原爐）：SiHCl₃+H₂（g）

1100℃

Si（純）+3HCl（g）△H₂
有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)如下表所示：

物質(zhì)	BCl3	PCl3	SiCl4	AsCl3	AlCl3	SiHCl3
沸點(diǎn)	12.1	73.5	57.0	129.4	180（升華）	31.2

請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化方式為

 

；由合成爐中得到的SiHCl₃往往混有硼、磷、砷、鋁等氯化物雜質(zhì)，分離出SiHCl₃的方法是

 

（2）對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_B）也可表示平衡常數(shù)（記作K_P），則反應(yīng)①的K_P=

 

；
（3）對(duì)于反應(yīng)②，在0.1Mpa下，不同溫度和氫氣配比（

H2

SiHCl3

）對(duì)SiHCl₃剩余量的影響如下表所示：

配比 剩余量 溫度	50	30	25	20	15	10	5	2
775℃	0.8286	0.8476	0.8519	0.8555	0.8579	0.8570	0.8456	0.8422
1100℃	0.2899	0.3860	0.4169	0.4512	0.4895	0.5312	0.5707	0.5710

①該反應(yīng)的△H₂

 

0（填“＞”、“＜”、“=”）
②按氫氣配比5：1投入還原爐中，反應(yīng)至4min時(shí)測(cè)得HCl的濃度為0.12mol?L^-1，則SiHCl₃在這段時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率為

 

．
③對(duì)上表的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在溫度、配比對(duì)剩余量的影響中，還原爐中的反應(yīng)溫度選擇在1100℃，而不選擇775℃，其中的一個(gè)原因是在相同配比下，溫度對(duì)SiHCl₃剩余量的影響，請(qǐng)分析另一原因是

 

．
（4）對(duì)于反應(yīng)②，在1100℃下，不同壓強(qiáng)和氫氣配比（

H2

SiHCl3

）對(duì)SiHCl₃剩余量的影響如圖一所示：

①圖中P₁

 

P₂（填“＞”、“＜”、“=”）
②在圖二中畫出氫氣配比相同情況下，1200℃和1100℃的溫度下，系統(tǒng)中SiHCl₃剩余量隨壓強(qiáng)變化的兩條變化趨勢(shì)示意圖．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化方式回答；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知SiHCl₃的沸點(diǎn)較低，可采用蒸餾的方式提純；
（2）利用濃度平衡常數(shù)表達(dá)式的知識(shí)遷移應(yīng)用到壓強(qiáng)平衡常數(shù)；
（3）①比較SiHCl₃和氫氣配比相同時(shí)，比較775℃時(shí)和1100℃時(shí)，SiHCl₃剩余的量，判斷熱效應(yīng)；
②利用HCl濃度變化量，計(jì)算出HCl的反應(yīng)速率，根據(jù)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比，得到SiHCl₃的反應(yīng)速率；
③比較相同和氫氣相同配比時(shí)，比較775℃時(shí)和1100℃時(shí)，SiHCl₃剩余的量，看哪個(gè)溫度下氫氣配比對(duì)SiHCl₃剩余量影響明顯，得到答案；
（4）①比較反應(yīng)②前后氣體體積大小，壓強(qiáng)增大使SiHCl₃剩余量增大，判斷P₁和P₂大��；
②反應(yīng)②，正反應(yīng)方向氣體體積增大，壓強(qiáng)增大則SiHCl₃剩余量增大；正反應(yīng)方向吸熱，溫度升高則SiHCl₃剩余量增大，據(jù)此畫出圖象．

解答： 解：（1）利用太陽(yáng)的光照獲得電流，是利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知SiHCl₃的沸點(diǎn)較低，可采用分餾的方式提純，故答案為：太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能、分餾；
（2）利用濃度平衡常數(shù)表達(dá)式的知識(shí)遷移應(yīng)用到壓強(qiáng)平衡常數(shù)，則壓強(qiáng)平衡常數(shù)為生成物氣體分壓的系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物氣體分壓系數(shù)次冪乘積的比值，則Kp=

PH2?PSiHCl3

P 3 HCl

，故答案為：

PH2?PSiHCl3

P 3 HCl

；
（3）①SiHCl₃和氫氣配比相同時(shí)，775℃時(shí)的SiHCl₃剩余量大于1100℃時(shí)的SiHCl₃剩余量，可知溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)方向吸熱，即△H₂＞0，故答案為：＞；
②反應(yīng)至4min時(shí)測(cè)得HCl的濃度為0.12mol?L^-1，則v（HCl）=

0.12mol?L-1

4min

=0.03mol．L^-1．min^-1，計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比，v（SiHCl₃）=

1

3

×0.03mol．L^-1．min^-1=0.01mol．L^-1．min^-1，故答案為：0.01mol．L^-1．min^-1；
③相同和氫氣相同配比時(shí)，在1100℃時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl₃剩余量影響明顯，而在775℃時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl₃的剩余量影響不明顯，故答案為：在1100℃時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl₃剩余量影響明顯，而在775℃時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl₃的剩余量影響不明顯；
（4）①比較反應(yīng)②前后氣體體積大小，壓強(qiáng)增大使SiHCl₃剩余量增大，觀察圖象可知P₁的曲線在上側(cè)，即P₁壓強(qiáng)下SiHCl₃剩余量大，P₁＞P₂，故答案為：＞；
②反應(yīng)②，正反應(yīng)方向氣體體積增大，壓強(qiáng)增大則SiHCl₃剩余量增大；正反應(yīng)方向吸熱，溫度升高則SiHCl₃剩余量增大，據(jù)此畫出圖象：
，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡圖象，注意把握曲線的變化趨勢(shì)，正確判斷外界條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響，明確圖象中縱橫坐標(biāo)及點(diǎn)、線、面的意義，難度中等．