多晶硅作为光伏电池的核心材料,其制造过程非常关键。以下是粗硅转化为多晶硅的简化流程。
请回答以下问题:
Ⅰ.在300℃的条件下,硅粉与HCl发生化学反应,生成1mol SiHCl3气体和H2,同时释放225kJ的热量。这一反应的热化学方程式可表示为:硅粉 + 氯化氢 → SiHCl3气体 + 氢气(放热225kJ)。SiHCl3的电子式表示为:[图片]。
Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法。关于这些方法,我们知道:
(1)在氢化过程中,使用惰性电极电解KOH溶液来产生高纯度的氢气。产生氢气的电极是阴极,该电极反应的化学方程式为:水分子分解产生氢气和氧气的反应。
(2)根据自由能变G与温度的关系图,我们可以知道反应①能自发进行的最低温度是多少。而相同温度下,反应②的G比反应①小,这是因为反应②的熵变S更大,使得H-TS的值更小,从而G更小。
(3)关于反应②中SiCl4转化率随温度变化的图,我们可以得知以下几点:B点时正反应速率大于逆反应速率;在同一温度下,正反应速率A点大于E点;而该反应适宜的温度范围为480-520℃。
(4)对于反应③,我们可以通过H1和H2得出其H3的值。当温度升高时,反应③的平衡常数K会如何变化呢?答案是增大。
(5)在由粗硅制备多晶硅的过程中,除了SiCl4和SiHCl3外,还有某些物质是循环使用的。这些物质的分子式为HCl和Si。如果有任何疑问,欢迎私信作者进行交流。