Question

工业上用“三氯氢硅还原法”，提纯粗硅的工艺流程如图所示：

（1）三氯氢硅的制备原理：Si（s）+3HCl（g）?SiHCl₃（g）+H₂（g）△H=-210kJ/mol
工业上为了加快SiHCl的生成速率而又不降低硅的转化率，可以采用的方法是______．
（2）除上述反应外，还伴随着副反应：Si（s）+4HCl（g）?SiCl₄（g）+2H₂（g）△H=-241kJ/mol．已知：SiHCl、SiCl₄常温下均为液体．
①工业上分离SiHCl、SiCl₄的操作方法为______．
②反应SiHCl₃（g）+HCl（g）?SiCl₄（g）+H₂（g）的△H=______kJ/mol．
（3）该生产工艺中可以循环使用的物质是______（填物质名称）．

Answer 1

解：（1）升高温度或增大氢气与SiHCl₃的物质的量之比或增大氢气浓度，提高还原时SiHCl₃的转化率，
故答案为：升高温度或增大氢气与SiHCl₃的物质的量之比或增大氢气浓度；
（2）①SiHCl₃（l）和SiCl₄（l）是互溶的液体，采用蒸馏的方法分离，故答案为：蒸馏；
②Si（s）+3HCl（g）?SiHCl₃（g）+H₂（g）△H=-210kJ/mol①
Si（s）+4HCl（g）?SiCl₄（g）+2H₂（g）△H=-241kJ/mol②
根据盖斯定律则②-①得：SiHCl₃（g）+HCl（g）?SiCl₄（g）+H₂（g）△H=-31kJ/mol，故答案为：-31；
③由图示可知反应物有粗硅、HCl、H₂；反应过程中生成物有：SiHCl₃、H₂、SiCl₄、HCl，所以在反应物中和生成物中都有的物质是HCl、H₂，所以流程中可循环使用的物质是HCl、H₂，故答案为：氯化氢、氢气．
分析：（1）根据外界条件对平衡的影响；
（2）①根据互溶的液体采用蒸馏的方法分离；
②根据盖斯定律可以计算化学反应的焓变；
③根据化学根据反应物中和生成物中都有的物质考虑．
点评：本题结合提纯粗硅的工艺流程考查了外界条件对平衡的影响、物质的分离、盖斯定律的应用，难度较大，考查学生分析和解决问题的能力．