Question

（15分）太陽(yáng)能電池是利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量變化的一種新型裝置，目前多采用單晶硅和多晶硅作為基礎(chǔ)材料。高純度的晶體硅可通過(guò)以下反應(yīng)獲得：

反應(yīng)①（合成爐）：

反應(yīng)②（還原爐）：

有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)如下表所示：

物質(zhì)	BCl3	PCl3	SiCl4	AsCl3	AlCl3	SiHCl3
沸點(diǎn)	12．1	73．5	57．0	129．4	180（升華）	31．2

請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

（1）太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化方式為 ；由合成爐中得到的SiHCl3往往混有硼、磷、砷、鋁等氯化物雜質(zhì)，分離出SiHCl3的方法是 。

（2）對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(PB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可表示平衡常數(shù)（記作KP），則反應(yīng)①的KP＝ ；

（3）對(duì)于反應(yīng)②，在0．1Mpa下，不同溫度和氫氣配比（H2/SiHCl3）對(duì)SiHCl3剩余量的影響如下表所示：

①該反應(yīng)的△H2 0（填“>”、“<”、“=”）

②按氫氣配比5:1投入還原爐中，反應(yīng)至4min時(shí)測(cè)得HCl的濃度為0．12mol·L—1，則SiHCl3在這段時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率為 。

③對(duì)上表的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在溫度、配比對(duì)剩余量的影響中，還原爐中的反應(yīng)溫度選擇在1100℃，而不選擇775℃，其中的一個(gè)原因是在相同配比下，溫度對(duì)SiHCl3 剩余量的影響，請(qǐng)分析另一原因是 。

（4）對(duì)于反應(yīng)②，在1100℃下，不同壓強(qiáng)和氫氣配比（H2/SiHCl3）對(duì)SiHCl3剩余量的影響如圖27—1所示：

① 圖中P1 P2（填“>”、“<”、“=”）

②在圖27—2中畫(huà)出氫氣配比相同情況下，1200℃和1100℃的溫度下，系統(tǒng)中SiHCl3剩余量隨壓強(qiáng)變化的兩條變化趨勢(shì)示意圖。

 

Answer 1

（1）太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能（1分） 分餾（1分） （2）Kp= PH2·PSiHCl3/P3HCl ；（2分）

(3) ①>（2分）

②0．01mol．L-1．min-1 （2分）

③在1100℃時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl3剩余量影響明顯，而在775℃ 時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl3的剩余量影響不明顯（2分）

（4） ① > （2分） ②作圖（3分）

【解析】

試題分析：（1）太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化方式為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知SiHCl3的沸點(diǎn)較低，可采用蒸餾的方式提純；（2）利用物質(zhì)的量濃度平衡常數(shù)表達(dá)式遷移得到壓強(qiáng)平衡常數(shù)，壓強(qiáng)平衡常數(shù)為生成物氣體分壓的系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物氣體分壓系數(shù)次冪乘積的比值，則反應(yīng)①的KP＝PH2·PSiHCl3/P3HCl ；（3）①分析題給數(shù)據(jù)知，當(dāng)SiHCl3和氫氣配比相同時(shí)，775℃時(shí)的SiHCl3剩余量大于1100℃時(shí)的SiHCl3剩余量，可知溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)方向吸熱，即△H2＞0；②反應(yīng)至4min時(shí)測(cè)得HCl的濃度為0.12mol?L-1，則v（HCl）=0.03mol．L-1．min-1，利用化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比，v（SiHCl3）=1/3×0.03mol．L-1．min-1=0.01mol．L-1．min-1；③分析題給數(shù)據(jù)知，氫氣配比相同時(shí)，在1100℃時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl3剩余量影響明顯，而在775℃時(shí)，氫氣配比對(duì)SiHCl3的剩余量影響不明顯；（4）①比較反應(yīng)②前后氣體體積大小，增大壓強(qiáng)，SiHCl3剩余量增大，觀(guān)察圖象可知P1的曲線(xiàn)在上側(cè)，即P1壓強(qiáng)下SiHCl3剩余量大，P1＞P2；②反應(yīng)②，正反應(yīng)方向氣體體積增大，壓強(qiáng)增大則SiHCl3剩余量增大；正反應(yīng)方向吸熱，溫度升高則SiHCl3剩余量增大，據(jù)此畫(huà)出圖象見(jiàn)答案。

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡。