(2013•朝阳区二模)硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料.锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法,

(2013•朝阳区二模)硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料.锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法,该制备过程示意如下:

(1)焦炭在过程Ⅰ中作______剂.
(2)过程Ⅱ中的Cl2用电解饱和食盐水制备,制备Cl2的化学方程式是
2NaCl+2H2O
通电
.
2NaOH+Cl2↑+H2
2NaCl+2H2O
通电
.
2NaOH+Cl2↑+H2

(3)整个制备过程必须严格控制无水.
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,反应的化学方程式是______.
②干燥Cl2时,从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入到浓H2SO4中.冷却的作用是______.
(4)Zn还原SiCl4的反应如下:
反应1:400℃~756℃,SiCl4(g)+2Zn(l)⇌Si(s)+2ZnCl2(l)△H1<0
反应2:756℃~907℃,SiCl4(g)+2Zn(l)⇌Si(s)+2ZnCl2(g)△H2<0
反应3:907℃~1410℃,SiCl4(g)+2Zn(g)⇌Si(s)+2ZnCl2(g)△H3<0
①对于上述三个反应,下列说法合理的是______.
a.升高温度会提高SiCl4的转化率b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c.增大压强能提高反应的速率d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
②实际制备过程选择“反应3”,选择的理由是______.
③已知Zn(l)═Zn(g)△H=+116KJ/mol.若SiCl4的转化率均为90%,每投入1mol SiCl4,“反应3”比“反应2”多放出______kJ的热量.
(5)用硅制作太阳能电池时,为减弱光在硅表面的反射,采用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层.腐蚀剂常用稀HNO3和HF的混合液.硅表面首先形成SiO2,最后转化为H2SiF6.用化学方程式表示SiO2转化为H2SiF6的过程______.
潇格 1年前 已收到1个回答 举报

ouyuanxin_123 幼苗

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解题思路:(1)在氧化还原反应中,化合价升高的元素发生还原反应;
(2)电解饱和食盐水的方法制备氯气,阳极,溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气,阴极,溶液中氢离子得到电子发生还原反应,生成氢气;
(3)①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,据此信息找出反应物和生成物,结合质量守恒书写化学方程式;
②水的沸点为100℃,浓硫酸具有吸水性,溶于水放热,据此解答;
(4)①△H<0表示放热,根据平衡移动的原理解答;
②反应2与反应1比较,反应2产物为固体和气体比反应1更易于分离,反应3与反应2比较,温度高,反应速率更快;
③根据盖斯定律可以计算化学反应的焓变;
(5)氟化氢跟二氧化硅反应生成四氟化硅和水,四氟化硅和氟化氢直接反应生成H2SiF6

(1)在过程Ⅰ中发生反应2C+SiO2

高温
.
Si+2CO↑中,C从0价变为一氧化碳中的+2价,发生氧化反应是还原剂;
故答案为:还原剂;
(2)电解饱和食盐水的方法制备氯气,阳极,溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气,2Cl--2e=Cl2↑,阴极,溶液中氢离子得到电子发生还原反应,生成氢气,2H++2e-═H2↑,总的反应为2NaCl+2H2O

通电
.
2NaOH+Cl2↑+H2↑,
故答案为:2NaCl+2H2O

通电
.
2NaOH+Cl2↑+H2↑;
(3)①根据SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸信息,反应物是SiCl4和水,生成物为二氧化硅,根据氧原子守恒,水分子前的系数为2,根据氢原子和氯原子守恒,另一产物为氯化氢,氯化氢前的系数为4,据此即可写出化学反应方程式,
故答案为:SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl;
②干燥Cl2时,从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,此时使水蒸气冷凝,然后再通入到浓H2SO4中,进入浓硫酸的水量少了,保证浓硫酸的良好吸水性,水和浓硫酸作用放热,所以进入硫酸的水少了,能降低放出的热量,
故答案为:使水蒸气冷凝减少进入浓硫酸的水量保持持续的吸水性并降低放出的热量;
(4)①对于三个反应,反应热都是△H<0表示放热,
a.升高温度,平衡向吸热的方向移动,所以会降低SiCl4的转化率,故a错误;
b.Si遇氧气在高温的条件下反应生成二氧化硅,所以还原过程需在无氧的气氛中进行,b正确;
c.有气体参加的反应,增大压强,能加快反应的速率,对于三个反应,都有气体参与,所以增大压强,能提高反应的速率,故c正确;
d.Na、Mg都是还原性比较强的金属,可以代替Zn还原SiCl4,故d正确;
故答案为:bcd;
②反应2与反应1比较,反应2产物为固体和气体比反应1更易于分离,反应3与反应2比较,反应物都为气态,温度高,反应速率更快,所以实际制备过程选择“反应3”,温度高反应速率快;与前两个反应比较更易于使硅分离使化学平衡向右移动提高转化率,
故答案为:温度高反应速率快;与前两个反应比较更易于使硅分离使化学平衡向右移动提高转化率;
③每投入1mol SiCl4,有2molZn参加反应,“反应3”与“反应2”比较,反应2中锌为液态,根据Zn(l)═Zn(g)△H=+116KJ/mol,若SiCl4的转化率均为90%,“反应3”比“反应2”多放出116KJ/mol×2×90%=208.8KJ,
故答案为:208.8;
(5)二氧化硅和氢氟酸: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,最后转化为H2SiF6的化学方程式为SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O,
故答案为:SiO2+6HF═H2SiF6+2H2O;

点评:
本题考点: 制备实验方案的设计;用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学平衡的影响因素.

考点点评: 本题考查锌还原四氯化硅制备硅,涉及化学平衡移动、电解等知识,掌握平衡移动原理的运用,掌握硅及其化合物的性质是解答的关键,题目难度中等.

1年前

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