Question

（14分）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） 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：

（1）T₁時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始的2 min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，ΔH        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

（14分）

（1）1．0 mol/（L • min）（2分）  （2）（2分）

（3）be （2分）

（4）< （1分）    T₂時(shí)反應(yīng)速率快 （2分）> （1分）

（5）不合理 （1分）  SiCl₄遇水完全水解生成硅酸和鹽酸 （2分）

（6）白色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色沉淀 （1分）

解析:（1）在T₁時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始的2 min內(nèi)消耗的SiCl₄的量是0.5mol，所以生成的HCl的量是2.0mol。因此用HCl表示的反應(yīng)速率為1．0 mol/（L • min）。

（2）平衡常數(shù)是指在一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡是生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值。根據(jù)方程式可寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式，需要注意的是在表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體的。

（3）因?yàn)檫@是一個(gè)體積增大的可逆反應(yīng)，因此將容器的體積擴(kuò)大一倍，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，e正確。充入更多的SiCl₄（g），平衡雖然向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但會(huì)降低自身的轉(zhuǎn)化率，而提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，所以a不正確，b正確。Si（s）是固體不影響平衡，c不正確。催化劑能同等程度改變正逆反應(yīng)速率，但不會(huì)影響平衡，但不正確。故正確的答案是be。

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知在相同時(shí)間內(nèi)溫度為T(mén)₂反應(yīng)速率快，因?yàn)闇囟仍礁�，速率越快，故T₂大于T₁。n₁>n₂說(shuō)明前者的轉(zhuǎn)化率低于后者，即溫度越高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。即ΔH大于0。

（5）由于SiCl₄遇水完全水解生成硅酸和鹽酸，所以采用水淋法來(lái)吸收生成的HCl是錯(cuò)誤的。

（6）平衡后的混合氣體溶于水，所得溶液中含有鹽酸，滴加AgNO₃溶液將生成AgCl沉淀，過(guò)濾后向沉淀中加入Na₂S溶液，則沉淀顏色將由白色轉(zhuǎn)化為黑色，這是因?yàn)锳g₂S比AgCl更難溶，沉淀將向生成更難溶的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。