Question

（15分）太陽能電池是利用光電效應實現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材料。高純度的晶體硅可通過以下反應獲得：
反應①（合成爐）：
反應②（還原爐）：
有關物質的沸點如下表所示：

物質	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，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)代替物質的量濃度(c_B)也可表示平衡常數（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：

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在這段時間內的反應速率為               。
③對上表的數據進行分析，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，系統中SiHCl₃剩余量隨壓強變化的兩條變化趨勢示意圖。

Answer 1

（1）太陽能轉化為電能（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，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（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化方式為太陽能轉化為電能；根據表中數據可知SiHCl₃的沸點較低，可采用蒸餾的方式提純；（2）利用物質的量濃度平衡常數表達式遷移得到壓強平衡常數，壓強平衡常數為生成物氣體分壓的系數次冪的乘積與反應物氣體分壓系數次冪乘積的比值，則反應①的K_P＝P_H2·P_SiHCl3/P³_HCl；（3）①分析題給數據知，當SiHCl₃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；②反應至4min時測得HCl的濃度為0.12mol?L^-1，則v（HCl）=0.03mol．L^-1．min^-1，利用化學計量數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；③分析題給數據知，氫氣配比相同時，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；（4）①比較反應②前后氣體體積大小，增大壓強，SiHCl₃剩余量增大，觀察圖象可知P₁的曲線在上側，即P₁壓強下SiHCl₃剩余量大，P₁＞P₂；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，據此畫出圖象見答案。