高纯晶体硅是信息技术的关键材料．（1）工业上用石英砂和焦炭可制得粗硅．已知：图1、图2请将以下反应的热化学方程式补充完整：SiO2（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g）△H=（2）粗硅经系

Question

高纯晶体硅是信息技术的关键材料．
（1）工业上用石英砂和焦炭可制得粗硅．已知：图1、图2请将以下反应的热化学方程式补充完整：SiO₂（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g）△H=___
（2）粗硅经系列反应可生成硅烷（SiH₄），硅烷分解生成高纯硅．已知硅烷的分解温度远低于甲烷，用原子结构解释其原因：___．
（3）将粗硅转化成三氯氢硅（SiHCl₃），进一步反应也可制得高纯硅．
①SiHCl₃中含有的SiCl₄、AsCl₃等杂质对晶体硅的质量有影响．根据下表数据，
可用___方法提纯SiHCl₃．

物质	SiHCl3	SiCl4	AsCl3
沸点/℃	32.0	57.5	131.6

②用SiHCl₃制备高纯硅的反应为SiHCl₃（g）+H₂（g）⇌Si（s）+3HCl（g），不同温度下，SiHCl₃的平衡转化率随反应物的投料比（反应初始时，各反应物的物质的量之比）的变化关系如图3所示．
下列说法正确的是___（填字母序号）．
a．该反应的平衡常数随温度升高而增大
b．横坐标表示的投料比应该是n（SiHCl₃）/n（ H₂）
c．实际生产中为提高SiHCl₃的利用率，应适当升高温度
③上述生产过程所需氯气和氢气均由氯碱厂提供，氯碱厂的基本设备是离子交换膜电解槽（如图4所示），其中进入阳极室的溶液是___，b电极上的电极反应式是___．
（4）二氧化硅大量用于生产玻璃．工业上用SiO₂、Na₂CO₃和CaCO₃共283kg在高温下完全反应时放出CO₂　44kg，生产出的玻璃可用化学式Na₂SiO₃•CaSiO₃•xSiO₂表示，则其中x=___．

Answer 1

（1）根据两个反应过程能量变化图象可知：Si（s）+O₂（s）═SiO₂（s）△H=-859.4 kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（s）═2CO（g）△H=-221.0 kJ•mol^-1，用第二个方程式减去第一个方程式得出所需反应，SiO₂（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g）△H=+638.4 kJ•mol^-1，得到△H=+638.4 kJ•mol^-1，
故答案为：+638.4 kJ•mol^-1；
（2）硅烷的分解温度远低于甲烷，是因为C和Si最外层电子数相同，C原子半径小于Si，Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷，
故答案为：C和Si最外层电子数相同，C原子半径小于Si；
（3）①根据各物质沸点的不同分离提纯物质，可用蒸馏（或分馏）法，故答案为：蒸馏（或分馏）；
②a．因为随着温度的升高，SiHCl₃的转化率增大，平衡右移，则该反应的平衡常数随温度升高而增大，故a正确；
b．增大一种反应物的浓度，能提高其它反应物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横坐标表示的投料比应该是(n(H2))/(n(SiHCl3))，故b错误；
c．因为随着温度的升高，SiHCl₃的转化率增大，平衡右移，故实际生产中为提高SiHCl₃的利用率，应适当升高温度，故c正确；
故选ac；
③阳极室是氯离子放电，所以阳极式应充入氯化钠，b电极是阴极，氢离子在该极放电，所以电极反应式是2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：精制的饱和食盐水；2H⁺+2e^-═H₂↑
（4）玻璃的化学组成可根据反应原理得到，
Na₂CO₃+SiO₂(高温.)/()NaSiO₃+CO₂↑；CaCO₃+SiO₂(高温.)/()CaSiO₃+CO₂↑；
由化学式Na₂SiO₃•CaSiO₃•xSiO₂反应的Na₂CO₃和CaCO₃的物质的量相等，
n（CO₂）=n（Na₂CO₃）+n（CaCO₃）=n（SiO₂反应）=(44kg)/(44g)=1000mol；
n（Na₂CO₃）=n（CaCO₃）=500mol
500molNa₂CO₃的质量是53kg，500molCaCO₃的质量是50kg，1000molSiO₂的质量是60kg，
n（SiO₂过量）=(283kg-50kg-53kg-60kg)/(60g)=2000mol，
即剩余的二氧化硅和生成的硅酸钙、硅酸钠为2000：500：500=4：1：1，
所以x=4，故答案为：4．