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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,该制备过程示意如图:(1)焦炭在过程Ⅰ中作剂.(2)过程Ⅱ中的Cl2用电解
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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,该制备过程示意如图:
(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___.
(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___.
(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___.
(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___.
▼优质解答
答案和解析
(1)在SiO2+2C
Si+2CO↑中,碳元素化合价升高,被氧化,做还原剂,故答案为:还原剂;
(2)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气,方程式:2NaCl+2H2O 通电
2NaOH+Cl2↑+H2↑;
故答案为:2NaCl+2H2O 通电
2NaOH+Cl2↑+H2↑;
(3)①四氯化硅与水反应生成二氧化硅和氯化氢,化学方程式:SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl;
故答案为:SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl;
②将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入浓H2SO4中,可使水蒸气冷凝,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,
故答案为: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)①通过热化学方程式可知,对于三个反应的反应热都是△H<0表示,都是放热反应,
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;
故选:b c d;
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.
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(2)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气,方程式:2NaCl+2H2O 通电
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故答案为:2NaCl+2H2O 通电
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(3)①四氯化硅与水反应生成二氧化硅和氯化氢,化学方程式:SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl;
故答案为:SiCl4+2H2O═SiO2+4HCl;
②将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入浓H2SO4中,可使水蒸气冷凝,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,
故答案为: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)①通过热化学方程式可知,对于三个反应的反应热都是△H<0表示,都是放热反应,
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;
故选:b c d;
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.
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