Question

高純硅是當(dāng)今科技的核心材料．工業(yè)上，用氫氣還原四氯化硅制得高純硅的反應(yīng)為SiCl₄（g）+2H₂（g）

高溫

Si（s）+4HCl（g）．已知SiCl₄可完全水解生成硅酸和鹽酸．向容積為1L的密閉容器中充入一定量的SiCl₄（g）和H₂（g），分別在T₁和T₂溫度時(shí)進(jìn)行反應(yīng)．SiCl₄的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化情況如下表所示：

時(shí)間/min	0	2	4	t1	t2
n（SiCl4）/mol
溫度/℃
T1	5.0	4.5	4.2	n1	n1
T2	5.0	4.2	3.6	n2	n2

（1）T₁時(shí)，反應(yīng)開始的2min內(nèi)，用HCl表示的反應(yīng)速率為

 

．
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

 

．
（3）保持其他條件不變，下列措施可提高SiCl₄轉(zhuǎn)化率的是

 

．
a．充入更多的SiCl₄（g）    b．充入更多的H₂（g）         c．及時(shí)分離出Si（s）
d．使用催化劑           e．將容器的體積擴(kuò)大一倍
（4）據(jù)上表中的數(shù)據(jù)分析：T₁

 

  T₂（填“＞”或“＜”，下同），理由是

 

．
已知n₁＞n₂，△H

 

0．
（5）有同學(xué)認(rèn)為，采用水淋法來(lái)吸收生成的HCl，可以提高SiCl₄的轉(zhuǎn)化率．該認(rèn)識(shí)

 

（填“合理”或“不合理”），理由是

 

．
（6）將平衡后的混合氣體溶于水，取少量上層清液，向其中滴加足量的AgNO₃溶液，反應(yīng)后過(guò)濾，取沉淀向其中加入Na₂S溶液，可觀察到

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)變化的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，然后根據(jù)v=

△c

△t

=

△n V

△t

計(jì)算速率；
（2）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，注意固體．
（3）根據(jù)濃度、溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響來(lái)分析；
（4）根據(jù)溫度高化學(xué)反應(yīng)速率快來(lái)判斷；根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響；
（5）根據(jù)SiCl₄遇水完全水解；
（6）一般情況下溶解度大的沉淀較易轉(zhuǎn)化成溶解度小的沉淀；

解答：解：（1）T₁時(shí)，反應(yīng)開始的2min內(nèi)，SiCl₄的物質(zhì)的量減少0.5mol，變化的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以生成氯化氫的物質(zhì)的量為2mol，用HCl表示的反應(yīng)速率為

2mol 1L

2S

=1.0 mol/（L?min）；
故答案為：1.0 mol/（L?min）；
（2）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，由于Si為固體，則平衡常數(shù)為

C4(HCl)

C(SiCl4)C2(H2)

，
故答案為：

C4(HCl)

C(SiCl4)C2(H2)

；
（3）a．充入更多的SiCl₄（g），SiCl₄（g）的濃度增大，平衡正向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率升高，但SiCl₄（g）的轉(zhuǎn)化率降低，故a錯(cuò)誤；
b．充入更多的H₂（g），H₂（g）的濃度增大，平衡正向移動(dòng)，SiCl₄（g）的轉(zhuǎn)化率升高，但H₂（g）的轉(zhuǎn)化率降低，故b正確；
c．及時(shí)分離出Si（s），由于硅是固體，濃度不變，平衡不移動(dòng)，SiCl₄（g）的轉(zhuǎn)化率不變，故c錯(cuò)誤；
d．使用催化劑，反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，SiCl₄（g）的轉(zhuǎn)化率不變，故c錯(cuò)誤；
e．將容器的體積擴(kuò)大一倍，即減小壓強(qiáng)，平衡平衡正向移動(dòng)，SiCl₄（g）的轉(zhuǎn)化率升高，故e正確；
故答案為：be；
（4）由表格可知，T₂時(shí)速率快，則T₁＜T₂，
由表格可知，在t₁、t₂時(shí)刻反應(yīng)都到達(dá)平衡，n₁＞n₂，說(shuō)明溫度越高，平衡正向移動(dòng)，即△H＞0，
故答案為：＜；T₂時(shí)反應(yīng)速率快；＞；
（5）SiCl₄遇水完全水解生成硅酸和鹽酸，所以不能采用水淋法來(lái)吸收生成的HCl，提高SiCl₄的轉(zhuǎn)化率；
故答案為：不合理；SiCl₄遇水完全水解生成硅酸和鹽酸；
（6）因氯化銀的溶解度大于硫化銀的溶解度，所以白色的氯化銀沉淀可以轉(zhuǎn)化為黑色的硫化銀沉淀；
故答案為：白色沉淀可以轉(zhuǎn)化為黑色沉淀；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，化學(xué)平衡常數(shù)、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響以及沉淀的轉(zhuǎn)化，難度不大，掌握反應(yīng)的原理是解題的關(guān)鍵．