Question

（16分）Ⅰ.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，该制备过程示意图如下：

（1）焦炭在过程Ⅰ中做     剂。
（2）过程Ⅱ中Cl₂用电解饱和食盐水制备，制备Cl₂的化学方程式为         。
（3）整过生产过程必须严格控制无水。
①SiCl₄遇水剧烈水解生成SiO₂和一种酸，反应方程式为                。
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℃，然后再通入浓H₂SO₄中。冷却的作用是                        。
（4）Zn还原SiCl₄的反应如下：
反应①：400℃～756℃，SiCl_4(g)+2Zn_(l)Si_(S)+2ZnCl_2(l)  △H₁＜0
反应②：756℃～907℃，SiCl_4(g)+2Zn_(l)Si_(S)+2ZnCl_2(g)  △H₂＜0
反应③：907℃～1410℃，SiCl_4(g)+2Zn_(g)Si_(S)+2ZnCl_2(g)  △H₃＜0
i. 反应②的平衡常数表达式为                 。
ii. 对于上述三个反应，下列说明合理的是           。
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速率          d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl₄
（5）用硅制作太阳能电池时，为减弱光在硅表面的反射，可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，最后转化成H₂SiF₆。用化学方程式表示SiO₂转化为H₂SiF₆的过程                     。
Ⅱ.（1）甲烷、氢气、一氧化碳的燃烧热分别为akJ·mol^－1，bkJ·mol^－1，ckJ·mol^－1，工业上利用天燃气和二氧化碳反应制备合成气（CO、H₂），其热化学反应方程式为                      。
（2）已知Ksp(AgCl)＝1.8×10^－10，Ksp(AgI)＝1.5×10^－16，Ksp(Ag₂CrO₄)＝2.0×10^－12，三种难溶盐的饱和溶液中，Ag⁺浓度大小的顺序为               。

Answer 1

Ⅰ.（1）还原剂（1分） （2）2NaCl+H₂O电解2NaOH+Cl₂↑+H₂↑（2分）
（3）①SiCl₄+2H₂O＝SiO₂+4HCl（2分）
②使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水，保持浓硫酸持续的吸水性（1分），同时降低放出的热量（1分）。i. K＝（1分）  ii. b c d（完全正确2分，选一个正确1分，有错为零分）
（5）SiO₂+6HF＝H₂SiF₆+2H₂O（2分）
Ⅱ.（1）CH_4(g)+CO_2(g)＝2CO_(g)+2H_2(g) △H＝－(a－2b－2c)KJ/mol（2分）
（2）Ag₂CrO₄＞AgCl＞AgI（2分）

解析试题分析：（1）碳在高温下与二氧化硅反应生成CO和硅，碳元素化合价升高，被氧化，作还原剂，因此焦炭在过程Ⅰ中做还原剂。
（2）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和Cl₂，反应的化学方程式为2NaCl+H₂O电解2NaOH+Cl₂↑+H₂↑。
（3）①①SiCl₄遇水剧烈水解生成SiO₂和一种酸，根据原子守恒可知该酸应该是盐酸，则反应的化学方程式为SiCl₄+2H₂O＝SiO₂+4HCl。
②如果不降低温度，则水蒸气会被浓硫酸稀释，降低浓硫酸的性能，所以冷却的作用是使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水，保持浓硫酸持续的吸水性，同时降低放出的热量。
（4）i. 化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，又因为固体或纯液体不能表示平衡常数，因此反应②的平衡常数表达式为K＝。
ii.a.正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，则会降低SiCl₄的转化率，a不正确；b.由于锌是活泼的金属，即使存在氧气，也不会与硅反应，而是与锌反应，因此还原过程需在无氧的气氛中进行，b正确；c.正方应是体积减小的可逆反应，则增大压强平衡向正反应方向移动，能提高反应速率，c正确；d.Na、Mg的活泼性均强于锌，可以代替Zn还原SiCl₄，d正确，答案选bcd。
（5）根据原子守恒可知，反应中还有水生成，则反应的化学方程式为SiO₂+6HF＝H₂SiF₆+2H₂O。
Ⅱ.（1）燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，所以甲烷、氢气、一氧化碳完全燃烧的热化学方程式分别为①CH_4(g)+ O_2(g)＝CO_2(g)+2H₂O_(l)△H＝－a kJ/mol、②2CO_(g)+ O_2(g)＝2CO_2(g)△H＝－2b kJ/mol、③O_{2 (g)}+2H_2(g)＝2H₂O_(l)△H＝－2c kJ/mol，所以根据盖斯定律可知①－（②＋③）即得到CH_4(g)+CO_2(g)＝2CO_(g)+2H_2(g) △H＝－(a－2b－2c)KJ/mol。
（2）由ksp表达式可知AgCl中c(Ag⁺)＝，AgI中c(Ag⁺)＝，Ag₂CrO₄中Ag⁺为x，则，解得，所以Ag⁺浓度大小的顺序为Ag₂CrO₄＞AgCl＞AgI。
考点：考查二氧化硅提纯反应条件可知、外界条件对反应速率和平衡状态的影响、热化学方程式书写以及溶解平衡应用等