化学自习室移动版

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。