Question

【題目】三氯氫硅（SiHCl3）是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題：

（1）SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體，遇潮氣時發(fā)煙生成(HSiO)2O等，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。

（2）SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：

2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol1

3SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=30 kJ·mol1

則反應(yīng)4SiHCl3(g)SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的ΔH=__________ kJ·mol1。

（3）對于反應(yīng)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。

①343 K時反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α=_________%。平衡常數(shù)K343 K=__________（保留2位小數(shù)）。

②在343 K下：要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是___________；要縮短反應(yīng)達到平衡的時間，可采取的措施有____________、___________。

③比較a、b處反應(yīng)速率大小：υa________υb（填“大于”“小于”或“等于”）。反應(yīng)速率υ=υ正υ逆=，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計算a處=__________（保留1位小數(shù)）。

Answer 1

【答案】 2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl 114 ①22 0.02 ②及時移去產(chǎn)物 改進催化劑 提高反應(yīng)物壓強（濃度） ③大于 1.3

【解析】分析：本題考查的是化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用，主要包括反應(yīng)與能量以及化學(xué)反應(yīng)速率、平衡的相關(guān)內(nèi)容。只需要根據(jù)題目要求，利用平衡速率的方法進行計算即可。

詳解：（1）根據(jù)題目表述，三氯氫硅和水蒸氣反應(yīng)得到(HSiO)2O，方程式為：2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。

（2）將第一個方程式擴大3倍，再與第二個方程式相加就可以得到第三個反應(yīng)的焓變，所以焓變?yōu)?/span>48×3+(－30)=114kJ·mol-1。

（3）①由圖示，溫度越高反應(yīng)越快，達到平衡用得時間就越少，所以曲線a代表343K的反應(yīng)。從圖中讀出，平衡以后反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為22%。設(shè)初始加入的三氯氫硅的濃度為1mol/L，得到：

2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4

起始： 1 0 0

反應(yīng)： 0.22 0.11 0.11 （轉(zhuǎn)化率為22%）

平衡： 0.78 0.11 0.11

所以平衡常數(shù)K=0.112÷0.782=0.02。

②溫度不變，提高三氯氫硅轉(zhuǎn)化率的方法可以是將產(chǎn)物從體系分離（兩邊物質(zhì)的量相等，壓強不影響平衡）。縮短達到平衡的時間，就是加快反應(yīng)速率，所以可以采取的措施是增大壓強（增大反應(yīng)物濃度）、加入更高效的催化劑（改進催化劑）。

③a、b兩點的轉(zhuǎn)化率相等，可以認(rèn)為各物質(zhì)的濃度對應(yīng)相等，而a點的溫度更高，所以速率更快，即Va＞Vb。根據(jù)題目表述得到，，當(dāng)反應(yīng)達平衡時，＝，所以，實際就是平衡常數(shù)K值，所以0.02。a點時，轉(zhuǎn)化率為20%，所以計算出：

2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4

起始： 1 0 0

反應(yīng)： 0.2 0.1 0.1 （轉(zhuǎn)化率為20%）

平衡： 0.8 0.1 0.1

所以=0.8；==0.1；所以