Question

（15分）太陽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(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(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(yīng)①的K_P＝             ；
（3）對于反應(yīng)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：

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對上表的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在溫度、配比對剩余量的影響中，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SiHCl₃ 剩余量的影響，請分析另一原因是              。
（4）對于反應(yīng)②，在1100℃下，不同壓強(qiáng)和氫氣配比（H₂/SiHCl₃）對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示意圖。

Answer 1

（1）太陽能轉(zhuǎn)化為電能（1分）   分餾（1分）     （2）Kp= P_H2·P_SiHCl3/P³_HCl；（2分）
(3) ①>（2分）    
②0．01mol．L^-1．min^-1   （2分）
③在1100℃時(shí)，氫氣配比對SiHCl₃剩余量影響明顯，而在775℃  時(shí)，氫氣配比對SiHCl₃的剩余量影響不明顯（2分）
（4） ① > （2分）      ②作圖（3分）

試題分析：（1）太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化方式為太陽能轉(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K_P＝P_H2·P_SiHCl3/P³_HCl；（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SiHCl₃剩余量影響明顯，而在775℃時(shí)，氫氣配比對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，觀察圖象可知P₁的曲線在上側(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)此畫出圖象見答案。