Question

11．多晶硅是太阳能光伏产业的重要原材料．
（1）由石英砂可制取粗硅，反应式为SiO₂（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl制得SiHCl₃，经提纯后再用H₂还原：SiHCl₃（g）+H₂（g）?Si（s）+3HCl（g）不同温度及不同$\frac{n（{H}_{2}）}{n（SiHC{l}_{3}）}$时，反应物X的平衡转化率关系如图所示．

①X是SiHCl₃（填“H₂”或“SiHCl₃”）．
②上述反应的平衡常数K（1150℃）＞K（950℃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）SiH₄（硅烷）法生产高纯多晶硅是非常优异的方法．
①用粗硅作原料，熔融盐电解法制取硅烷原理如图所示，电解时阳极的电极反应式为Si+4H^--4e^-=SiH₄↑．
②硅基太阳电池需用N、Si两种元素组成的化合物Y作钝化材料，它可由SiH₄与NH₃混合气体进行气相沉积得到，已知Y中Si的质量分数为60%，Y的化学式为Si₃N₄．

Answer 1

分析 （1）①根据图象可知：横坐标表示氢气的量增多；
②温度越高，SiHCl₃的转化率高，即反应进行的程度大；
（2）①电解池中的阳极上发生失电子的氧化反应，单质硅失电子后和H^-结合生成SiH₄；
②Si的质量分数为60%，氧的质量分数为40%，据此确定化学式．

解答 解：（1）①两种反应物，增加其中一种，另一种物质的转化率增大，自身的转化率反而减小，横坐标表示氢气的量增多，所以纵坐标表示的转化率提高应为SiHCl₃，
故答案为：SiHCl₃；   
②当$\frac{n（{H}_{2}）}{n（SiHCl{\;}_{3}）}$一定时，温度越高，SiHCl₃的转化率高，即反应进行的程度大，所以高温时的化学平衡常数大，则该反应的平衡常数随温度升高而增大，即K（1150℃）＞K（950℃）；
故答案为：＞；
（2）①此题类似于电解精炼铜的原理，用粗铜作为阳极，从图示知，H^-移向阳极生成SiH₄，电极反应式为Si+4H^--4e^-=SiH₄↑，
故答案为：Si+4H^--4e^-=SiH₄↑；
②n（Si）：n（N）=$\frac{60%}{28}$：$\frac{40%}{14}$=3：4，化学式为Si₃N₄，故答案为：Si₃N₄．

点评 本题考查硅及其化合物的性质，读懂图象、理顺平衡常数与转化率间的关系、注意电化学电极反应式的书写是解题的关键，题目难度中等．