Question

硅是信息產(chǎn)業(yè)、太陽能電池光電轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)材料．鋅還原四氯化硅是一種有著良好應(yīng)用前景的制備硅的方法，該制備過程示意圖如下：

（1）焦炭在過程Ⅰ中做

 

劑．
（2）過程Ⅱ中Cl₂用電解飽和食鹽水制備，制備Cl₂的化學(xué)方程式為

 

．
（3）整過生產(chǎn)過程必須嚴(yán)格控制無水．
①SiCl₄遇水劇烈水解生成SiO₂和一種酸，反應(yīng)方程式為

 

．
②干燥Cl₂時(shí)從有利于充分干燥和操作安全的角度考慮，需將約90℃的潮濕氯氣先冷卻至12℃，然后再通入濃H₂SO₄中．
（4）Zn還原SiCl₄的反應(yīng)如下：
反應(yīng)①：400℃～756℃，SiCl_4（g）+2Zn_（l）═Si_（S）+2ZnCl_2（l）△H₁＜0
反應(yīng)②：756℃～907℃，SiCl_4（g）+2Zn_（l）═Si_（S）+2ZnCl_2（g）△H₂＜0
反應(yīng)③：907℃～1410℃，SiCl_4（g）+2Zn_（g）═Si_（S）+2ZnCl_2（g）△H₃＜0
i．反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

．
ii．對(duì)于上述三個(gè)反應(yīng)，下列說明合理的是

 

．
a．升高溫度會(huì)提高SiCl₄的轉(zhuǎn)化率     
b．還原過程需在無氧的氣氛中進(jìn)行
c．增大壓強(qiáng)能提高反應(yīng)速率          
d．Na、Mg可以代替Zn還原SiCl₄
（5）用硅制作太陽能電池時(shí)，為減弱光在硅表面的反射，可用化學(xué)腐蝕法在其表面形成粗糙的多孔硅層．腐蝕劑常用稀HNO₃和HF的混合液．硅表面首先形成SiO₂，最后轉(zhuǎn)化成H₂SiF₆．用化學(xué)方程式表示SiO₂轉(zhuǎn)化為H₂SiF₆的過程

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：硅和二氧化硅,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）依據(jù)碳與二氧化硅反應(yīng)中元素化合價(jià)變化判斷；
（2）電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣；
（3）依據(jù)反應(yīng)中原子個(gè)數(shù)守恒，結(jié)合產(chǎn)物性質(zhì)寫方程式；
（4）i．K=生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積之比；
ii．反應(yīng)2與反應(yīng)1比較，反應(yīng)2產(chǎn)物為固體和氣體比反應(yīng)1更易于分離，反應(yīng)3與反應(yīng)2比較，溫度高，反應(yīng)速率更快；
（5）氟化氫跟二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水，四氟化硅和氟化氫直接反應(yīng)生成H₂SiF₆．

解答： 解：（1）碳與二氧化硅反應(yīng)方程式為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，碳元素在反應(yīng)中化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，碳做還原劑；
故答案為：還原；
（2）電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，方程式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
故答案為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
（3）根據(jù)SiCl₄遇水劇烈水解生成SiO₂和一種酸信息，反應(yīng)物是SiCl₄和水，生成物為二氧化硅，根據(jù)氧原子守恒，水分子前的系數(shù)為2，根據(jù)氫原子和氯原子守恒，另一產(chǎn)物為氯化氫，氯化氫前的系數(shù)為4，據(jù)此即可寫出化學(xué)反應(yīng)方程式SiCl₄+2H₂O═SiO₂+4HCl，
故答案為：SiCl₄+2H₂O═SiO₂+4HCl；
（4）i．SiCl_4（g）+2Zn_（l）═Si_（S）+2ZnCl_2（g）平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

[ZnCl2]2

[SiCl4]

；
故答案為：K=

[ZnCl2]2

[SiCl4]

；
ii．①對(duì)于三個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)熱都是△H＜0表示放熱，
a．升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，所以會(huì)降低SiCl₄的轉(zhuǎn)化率，故a錯(cuò)誤；
b．Si遇氧氣在高溫的條件下反應(yīng)生成二氧化硅，所以還原過程需在無氧的氣氛中進(jìn)行，b正確；
c．有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，能加快反應(yīng)的速率，對(duì)于三個(gè)反應(yīng)，都有氣體參與，所以增大壓強(qiáng)，能提高反應(yīng)的速率，故c正確；
d．Na、Mg都是還原性比較強(qiáng)的金屬，可以代替Zn還原SiCl₄，故d正確；
故答案為：bcd；
（5）二氧化硅和氫氟酸：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；SiF₄+2HF=H₂SiF₆，所以用稀HNO₃和HF的混合液，硅表面首先形成SiO₂，最后轉(zhuǎn)化為H₂SiF₆的化學(xué)方程式為SiO₂+6HF═H₂SiF₆+2H₂O，
故答案為：SiO₂+6HF═H₂SiF₆+2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了硅及其化合物的性質(zhì)及化學(xué)平衡相關(guān)知識(shí)，掌握平衡移動(dòng)原理的運(yùn)用，掌握硅及其化合物的性質(zhì)是解答的關(guān)鍵，難度中等．