Question

硅及其化合物广泛应用于太阳能的利用、光导纤维及硅橡胶的制备等．

纯净的硅是从自然界中的石英矿石（主要成分为SiO₂）中提取．高温下制取纯硅有如下反应（方法Ⅰ）：

①SiO₂（s）+2C（s）⇌Si（s）+2CO（g）            

②Si（s）+2Cl₂（g）⇌SiCl₄（g）  

③SiCl₄（g）+2H₂（g）→Si（s）+4HCl（g）

完成下列填空：

（1）硅原子核外有______ 种不同能级的电子，最外层p电子有______种自旋方向；SiO₂晶体中每个硅原子与______个氧原子直接相连．

（2）单质的还原性：碳______硅（填写“同于”、“强于”或“弱于”）．从平衡的视角而言，反应①能进行的原因是______．

（3）反应②生成的化合物分子空间构型为；该分子为______分子（填写“极性”或“非极性”）．

（4）某温度下，反应②在容积为V升的密闭容器中进行，达到平衡时Cl₂的浓度为a mol/L．然后迅速缩小容器容积到0.5V升，t秒后重新达到平衡，Cl₂的浓度为b mol/L．则：a______b（填写“大于”、“等于”或“小于”）．

（5）在t秒内，反应②中反应速率v（SiCl₄）=______（用含a、b的代数式表示）．

（6）工业上还可以通过如下反应制取纯硅（方法Ⅱ）：

④Si（粗）+3HCl（g）  SiHCl₃（l）+H₂（g）+Q（Q＞0）

⑤SiHCl₃（g）+H₂（g）Si（纯）+3HCl（g）

提高反应⑤中Si（纯）的产率，可采取的措施有：______、______．

Answer

5 1 4 弱于 因为生成物CO为气态，降低CO的浓度，可使平衡正向移动 非极性 小于 mol/（L•s） 降低压强 升高温度（或及时分离出HCl等） ．

【解析】

（1）硅原子电子排布式：1s22s22p63s23p2，核外有5种不同能级的电子，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先占据不同轨道，而且自旋方向相同，最外层的p电子有1种自旋方向；SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子形成4个Si−O共价键；故答案为：5；1；4；

（2）非金属性越强单质的氧化性越强，碳的还原性弱于硅；减少生成物CO的浓度，平衡正向移动；故答案为：弱于；因为生成物CO为气态，降低CO的浓度，可使平衡正向移动；

（3）四氯化硅是正四面体结构，SiCl4分子结构对称结构，属于非极性分子；故答案为：正四面体型；非极性；

（4）体积减小，压强增大，平衡正向移动，氯气的物质的量减小，但体积减小更大，浓度增大；故答案为：小于；

（5）氯气的反应速率，；

（6）该反应正向为气体体积增大的反应，降低压强可使平衡正向移动；该反应为吸热反应，升高温度可使反应正向移动；及时分离出HCl，使生成物浓度降低，可使平衡正向移动，故答案为：降低压强；升高温度(或及时分离出HCl等)。