Question

5．下面是改良西門子法生產多晶硅的工藝流程．

（1）用惰性電極電解飽和食鹽水，寫出常溫下X與Z反應的化學方程式Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O．
（2）在合成SiHCl₃的過程中，還會有生成副產物SiCl₄．已知兩物質的沸點分別為57.6℃和31.8℃，則提純SiHCl₃的方法是蒸餾．
（3）SiHCl₃提純后用H₂還原：SiHCl₃（g）+H₂（g）?Si（s）+3HCl（g）．不同溫度及不同$\frac{n（{H}_{2}）}{n（SiHC{l}_{3}）}$時，反應物X的平衡轉化率關系如圖圖1所示．

①X是SiHCl₃（填“H₂”或“SiHCl₃”）．
②上述反應的平衡常數K（1150℃）＞K（950℃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）SiH₄（硅烷）法生產高純多晶硅是非常優異的方法．用粗硅作原料，熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖2所示，電解時陽極的電極反應式為Si+4H^--4e^-=SiH₄↑．

Answer 1

分析 （1）用惰性電極電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，又Y與Z點燃反應，則X為氫氧化鈉，Z為氯氣，據此書寫；
（2）根據沸點不同分離的方法為蒸餾；
（3）①根據圖象可知：橫坐標表示氫氣的量增多；
②溫度越高，SiHCl₃的轉化率高，即反應進行的程度大；
（4）電解池中的陽極上發生失電子的氧化反應，單質硅失電子后和H^-結合生成SiH₄；

解答 解：（1）用惰性電極電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，又Y與Z點燃反應，則X為氫氧化鈉，所以常溫下X與Z反應的化學方程式Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，故答案為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
（2）因為兩物質的沸點分別為57.6℃和31.8℃，所以提純SiHCl₃的方法是蒸餾，故答案為：蒸餾；
（3）①兩種反應物，增加其中一種，另一種物質的轉化率增大，自身的轉化率反而減小，橫坐標表示氫氣的量增多，所以縱坐標表示的轉化率提高應為SiHCl₃，故答案為：SiHCl₃；   
②當$\frac{n（H{\;}_{2}）}{n（SiHCl{\;}_{3}）}$一定時，溫度越高，SiHCl₃的轉化率高，即反應進行的程度大，所以高溫時的化學平衡常數大，則該反應的平衡常數隨溫度升高而增大，即K（1150℃）＞K（950℃）；
故答案為：＞；
（4）從圖示知，H^-移向陽極生成SiH₄，電極反應式為Si+4H^--4e^-=SiH₄↑，故答案為：Si+4H^--4e^-=SiH₄↑．

點評 本題考查硅及其化合物的性質，讀懂圖象、理順平衡常數與轉化率間的關系、注意電化學電極反應式的書寫是解題的關鍵，題目難度中等．