多晶硅是製作光伏電池的關鍵材料。以下是由粗硅製備多晶硅的簡易過程。回答下列問題：Ⅰ．硅粉與在300℃時反應生成...
問題詳情：
多晶硅是製作光伏電池的關鍵材料。以下是由粗硅製備多晶硅的簡易過程。
回答下列問題：
Ⅰ．硅粉與
在300℃時反應生成
氣體和
，放出
熱量，該反應的熱化學方程式為________________________。
的電子式為__________________。
Ⅱ．將
*化為
有三種方法，對應的反應依次為：
①
②
③
（1）*化過程中所需的高純度
可用惰*電極電解
溶液製備，寫出產生
的電極名稱______（填“陽極”或“*極”），該電極反應方程式為________________________。
（2）已知體系自由能變
，
時反應自發進行。三個*化反應的
與温度的關係如圖1所示，可知：反應①能自發進行的最低温度是____________；相同温度下，反應②比反應①的
小，主要原因是________________________。
（3）不同温度下反應②中
轉化率如圖2所示。下列敍述正確的是______（填序號）。
a．B點：
b．
：A點
點 c．反應適宜温度：
℃
（4）反應③的
______（用
，
表示）。温度升高，反應③的平衡常數
______（填“增大”、“減小”或“不變”）。
（5）由粗硅製備多晶硅過程中循環使用的物質除
、
和
外，還有______（填分子式）。
【回答】
*極 
或
1000℃ 
導致反應②的
小 a、c 
減小 
、
【分析】
I.書寫熱化學方程式時一定要標註出各物質的狀態，要將熱化學方程式中焓變的數值與化學計量數對應。本題的反應温度需要標註為條件；
II.（1）惰*電極電解KOH溶液，實質是電解水，產生*氣的必為*極，發生還原反應。
（2）“看圖説話”，將反應①的縱、橫座標對應起來看，即可順利找到最低温度。影響自由能變的因素主要是焓變和熵變，分析發現熵變對反應②反而不利，説明焓變影響大，為主要影響因素；
（3）據圖判斷化學平衡的建立和移動是分析的關鍵。注意時間是一個不變的量。
（4）此問是蓋斯定律的簡單應用，對熱化學方程式直接進行加減即可。
【詳解】
I.參加反應的物質是固態的Si、氣態的HCl，生成的是氣態的SiHCl3和*氣，反應條件是300℃，配平後發現SiHCl3的化學計量數恰好是1，由此可順利寫出該條件下的熱化學方程式：Si(s)+3HCl(g) 
SiHCl3(g)+H2(g) ∆H=-225kJ·mol-1；SiHCl3中硅與1個H、3個Cl分別形成共價單鍵，由此可寫出其電子式為：
，注意別漏標3個*原子的孤電子對；
II.（1）電解KOH溶液，陽極發生氧化反應而產生O2、*極發生還原反應才產生H2；*極的電極反應式可以直接寫成2H++2e-=H2↑，或寫成由水得電子也可以：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（2）由題目所給的圖1可以看出，反應①（最上面那條線）當∆G=0時，對應的橫座標温度是1000℃；從反應前後氣體分子數的變化來看，反應①的熵變化不大，而反應②中熵是減小的，可見熵變對反應②的自發更不利，而結果反應②的∆G更負，説明顯然是焓變產生了較大的影響，即∆H2<∆H1導致反應②的∆G小（兩個反應對應的∆H，一個為正值，一個為負值，大小比較很明顯）；
（3）圖2給的是不同温度下的轉化率，注意依據控制變量法思想，此時所用的時間一定是相同的，所以圖示中A、B、C點反應均正向進行，D點剛好達到平衡，D點到E點才涉及平衡的移動。在到達平衡狀態以前，正反應速率大於逆反應速率，a項正確，B點反應正向進行，正反應速率大於逆反應速率；b點錯誤，温度越高，反應速率越快，所以E點的正（或逆）反應速率均大於A點；c項正確，C到D點，SiHCl3的轉化率較高，選擇此温度範圍比較合適，在實際工業生產中還要綜合考慮催化劑的活*温度。
（4）將反應①反向，並與反應②直接相加可得反應③，所以∆H3=∆H2-∆H1，因∆H2<0、∆H1>0，所以∆H3必小於0，即反應③正反應為放熱反應，而放熱反應的化學平衡常數隨着温度的升高而減小；
（5）反應①生成的HCl可用於流程中粗硅提純的第1步，三個可逆反應中剩餘的H2也可循環使用。
【點睛】
①對於反應的吉布斯自由能大小比較及變化的分析，要緊緊抓住焓判據和熵判據進行分析。②判斷圖2中時間是一個不變的量，是看清此圖的關鍵。明白了自變量只有温度，因變量是SiCl4的轉化率，才能落實好平衡的相關知識的應用，如平衡的建立，平衡的移動以及平衡常數隨温度變化的規律等。
知識點：影響化學反應速率的因素
題型：綜合題
