Question

太陽能電池是利用光電效應實現(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以下反應獲得：
反應①（合成爐）：Si（粗）+3HCl（g）

280℃-300℃

CuCl

SiHCl₃+H₂（g）△H₁
反應②（還原爐）：SiHCl₃+H₂（g）

1100℃

Si（純）+3HCl（g）△H₂
有關(guān)物質(zhì)的沸點如下表所示：

物質(zhì)	BCl3	PCl3	SiCl4	AsCl3	AlCl3	SiHCl3
沸點	12.1	73.5	57.0	129.4	180（升華）	31.2

請回答以下問題：
（1）太陽能電池的能量轉(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）對于氣相反應，用某組分（B）的平衡壓強（P_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_B）也可表示平衡常數(shù)（記作K_P），則反應①的K_P=

 

；
（3）對于反應②，在0.1Mpa下，不同溫度和氫氣配比（

H2

SiHCl3

）對SiHCl₃剩余量的影響如下表所示：

配比 剩余量 溫度	50	30	25	20	15	10	5	2
775℃	0.8286	0.8476	0.8519	0.8555	0.8579	0.8570	0.8456	0.8422
1100℃	0.2899	0.3860	0.4169	0.4512	0.4895	0.5312	0.5707	0.5710

①該反應的△H₂

 

0（填“＞”、“＜”、“=”）
②按氫氣配比5：1投入還原爐中，反應至4min時測得HCl的濃度為0.12mol?L^-1，則SiHCl₃在這段時間內(nèi)的反應速率為

 

．
③對上表的數(shù)據(jù)進行分析，在溫度、配比對剩余量的影響中，還原爐中的反應溫度選擇在1100℃，而不選擇775℃，其中的一個原因是在相同配比下，溫度對SiHCl₃剩余量的影響，請分析另一原因是

 

．
（4）對于反應②，在1100℃下，不同壓強和氫氣配比（

H2

SiHCl3

）對SiHCl₃剩余量的影響如圖一所示：

①圖中P₁

 

P₂（填“＞”、“＜”、“=”）
②在圖二中畫出氫氣配比相同情況下，1200℃和1100℃的溫度下，系統(tǒng)中SiHCl₃剩余量隨壓強變化的兩條變化趨勢示意圖．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化方式回答；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知SiHCl₃的沸點較低，可采用蒸餾的方式提純；
（2）利用濃度平衡常數(shù)表達式的知識遷移應用到壓強平衡常數(shù)；
（3）①比較SiHCl₃和氫氣配比相同時，比較775℃時和1100℃時，SiHCl₃剩余的量，判斷熱效應；
②利用HCl濃度變化量，計算出HCl的反應速率，根據(jù)計量數(shù)之比等于反應速率之比，得到SiHCl₃的反應速率；
③比較相同和氫氣相同配比時，比較775℃時和1100℃時，SiHCl₃剩余的量，看哪個溫度下氫氣配比對SiHCl₃剩余量影響明顯，得到答案；
（4）①比較反應②前后氣體體積大小，壓強增大使SiHCl₃剩余量增大，判斷P₁和P₂大�。�
②反應②，正反應方向氣體體積增大，壓強增大則SiHCl₃剩余量增大；正反應方向吸熱，溫度升高則SiHCl₃剩余量增大，據(jù)此畫出圖象．

解答： 解：（1）利用太陽的光照獲得電流，是利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知SiHCl₃的沸點較低，可采用分餾的方式提純，故答案為：太陽能轉(zhuǎn)化為電能、分餾；
（2）利用濃度平衡常數(shù)表達式的知識遷移應用到壓強平衡常數(shù)，則壓強平衡常數(shù)為生成物氣體分壓的系數(shù)次冪的乘積與反應物氣體分壓系數(shù)次冪乘積的比值，則Kp=

PH2?PSiHCl3

P 3 HCl

，故答案為：

PH2?PSiHCl3

P 3 HCl

；
（3）①SiHCl₃和氫氣配比相同時，775℃時的SiHCl₃剩余量大于1100℃時的SiHCl₃剩余量，可知溫度升高，平衡向逆反應方向移動，正反應方向吸熱，即△H₂＞0，故答案為：＞；
②反應至4min時測得HCl的濃度為0.12mol?L^-1，則v（HCl）=

0.12mol?L-1

4min

=0.03mol．L^-1．min^-1，計量數(shù)之比等于反應速率之比，v（SiHCl₃）=

1

3

×0.03mol．L^-1．min^-1=0.01mol．L^-1．min^-1，故答案為：0.01mol．L^-1．min^-1；
③相同和氫氣相同配比時，在1100℃時，氫氣配比對SiHCl₃剩余量影響明顯，而在775℃時，氫氣配比對SiHCl₃的剩余量影響不明顯，故答案為：在1100℃時，氫氣配比對SiHCl₃剩余量影響明顯，而在775℃時，氫氣配比對SiHCl₃的剩余量影響不明顯；
（4）①比較反應②前后氣體體積大小，壓強增大使SiHCl₃剩余量增大，觀察圖象可知P₁的曲線在上側(cè)，即P₁壓強下SiHCl₃剩余量大，P₁＞P₂，故答案為：＞；
②反應②，正反應方向氣體體積增大，壓強增大則SiHCl₃剩余量增大；正反應方向吸熱，溫度升高則SiHCl₃剩余量增大，據(jù)此畫出圖象：
，故答案為：．

點評：本題考查化學反應速率及化學平衡圖象，注意把握曲線的變化趨勢，正確判斷外界條件對平衡移動的影響，明確圖象中縱橫坐標及點、線、面的意義，難度中等．