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学习小专题 |
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高中教材上粗硅的制备反应中,碳还原二氧化硅会得到硅和一氧化碳,碳和二氧化硅反应到底有没有可能生成二氧化碳呢?有的老师认为不能生成二氧化碳,有的老师则认为是碳过量导致只生成一氧化碳,我们从热力学角度来分析一下。
已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ/mol
Si(s)+O2(g)=SiO2(s) ΔH=-911kJ/mol
可计算出
SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) ΔH1=+690kJ/mol反应1
SiO2(s)+C(s)=Si(s)+CO2(g) ΔH1=+517kJ/mol反应2
查资料得到反应1的ΔS1=366J/(mol·K),反应2的ΔS2=185J/(mol·K),根据ΔG=ΔH-TΔS可算出反应1发生的最低温度是1885K,反应2发生的最低温度是2795K。也就是说当温度较高时,反应2在热力学上也是可以自发进行的。
通过查资料得到工业制粗硅的温度一般是2000K~2273K,该温度范围内反应1自发进行,反应2不自发进行,优点有两个:温度较低节约能源;减少二氧化碳的排放量,并且得到的CO附加价值更高。
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