Question

硅及其化合物廣泛應(yīng)用于太陽能的利用、光導(dǎo)纖維及硅橡膠的制備等．純凈的硅是從自然界中的石英礦石（主要成分為SiO₂）中提取的．高溫下制取純硅有如下反應(yīng)（方法1）：
①SiO₂（s）+2C（s）?Si（s）+2CO（g）；
②Si（s）+2Cl₂（g）?SiCl₄（g）；
③SiCl₄（g）+2H₂（g）→Si（s）+4HCl（g）．
（1）硅原子核外有

 

種不同能級的電子，最外層的p電子有

 

種自旋方向．
（2）硅與碳同主族，單質(zhì)的還原性：碳

 

硅（填寫“同于”、“強于”或“弱于”），反應(yīng)①之所以能進行的原因是

 

．
（3）反應(yīng)②生成的化合物的電子式為

 

；該分子為

 

分子（填寫“極性”或“非極性”）．
（4）某溫度下，反應(yīng)②在容積為V升的密閉容器中進行，達到平衡時Cl₂的濃度為a mol/L．然后迅速縮小容器容積到0.5V升，t秒后重新達到平衡，Cl₂的濃度為b mol/L．則a

 

b（填寫“大于”、“等于”或“小于”）．
（5）在t秒內(nèi)，反應(yīng)②中v（SiCl₄）=

 

（用含a、b的代數(shù)式表示）．
（6）工業(yè)上還可以通過如下反應(yīng)制取純硅（方法2）：
④Si（粗）+3HCl（g）

553～573K

SiHCl₃（l）+H₂（g）+Q（Q＞0）；
⑤SiHCl₃（g）+H₂（g）

1373K

Si（純）+3HCl（g）．
提高反應(yīng)⑤中Si（純）的產(chǎn)率，可采取的措施有：

 

（選填2條）．

Answer 1

分析：（1）硅原子電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）非金屬性越強單質(zhì)的氧化性越強，減少生成物的濃度，平衡正向移動；
（3）四氯化硅是共價化合物，分子結(jié)構(gòu)對稱的是非極性分子；
（4）體積減小，濃度增大；
（5）根據(jù)v=

△C

t

解題；
（6）降低壓強向體積增大的方向移動，升高溫度向吸熱方向移動，減少生成物的濃度，平衡正向移動．

解答：解：（1）硅原子電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p²，核外有5種不同能級的電子，最外層的p電子有1種自旋方向，故答案為：5；1；
（2）非金屬性越強單質(zhì)的氧化性越強，碳的還原性弱于硅；減少生成物CO的濃度，平衡正向移動，故答案為：弱于； 因為生成物CO為氣態(tài)，降低CO的濃度，可使平衡正向移動；
（3）SiCl₄（g）的電子式，SiCl₄分子結(jié)構(gòu)對稱是非極性分子，故答案為：；非極性；
（4）體積減小，濃度增大，壓強增大，平衡正向移動，氯氣濃度減小，但是不如濃度增大的多，故答案為：小于；
（5）氯氣的反應(yīng)速率v=

△C

t

=

2a-b

t

mol/（L?s），v（SiCl₄）=

2a-b

2t

mol/（L?s），故答案為：

2a-b

2t

mol/（L?s）；
（6）降低壓強；升高溫度；及時分離出HCl使平衡正向移動，故答案為：降低壓強或升高溫度（或及時分離出HCl等）．

點評：本題考查原子結(jié)構(gòu)、還原性比較、電子式和平衡移動、化學(xué)反應(yīng)速率等，難度中等，判斷平衡移動條件是解題的關(guān)鍵．