Question

【題目】三氯氫硅（SiHCl3）是生產(chǎn)多晶硅的主要原料．由粗硅制三氯氫硅的反應(yīng)如下：

	反應(yīng)的熱化學(xué)方程式	平衡常數(shù)（300℃）
主反應(yīng)	Si（s）+3HCl（g）SiHCl3（g）+H2（g）△H=﹣210kJmol﹣1	K1（molL﹣1）﹣1
副反應(yīng)	Si（s）+4HCl（g）SiHCl4（g）+2H2（g）△H=﹣240kJmol﹣1	K2（molL﹣1）﹣1

回答下列問(wèn)題：
（1）寫出SiHCl3的結(jié)構(gòu)式 ．
（2）SiHCl3 ， 在NaOH溶液中劇烈反應(yīng)放出H2 ， 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ．
（3）硅的平衡轉(zhuǎn)化率與投料比 的關(guān)系如圖，則圖中溫度T1、T2、T3的大小順序?yàn)?/span> ．

（4）平衡時(shí)， 的值a隨著 的值b的變化而變化．則 =（用含Kl、K2的代數(shù)式表示）；根據(jù)關(guān)系式，工業(yè)上用H2適當(dāng)稀釋HCl來(lái)提高SiHCl3的純度． 請(qǐng)用平衡移動(dòng)原理加以解釋 ．
（5）也可用H2還原SiCl4來(lái)制取SiHCl3 ． 300℃時(shí)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O
（3）T1＞T2＞T3
（4）；通入H2后兩個(gè)平衡均逆向移動(dòng)，但對(duì)副反應(yīng)影響更大，所得產(chǎn)物中副產(chǎn)物的含量減小，所以SiHCl3的純度提高
（5）H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H=+30kJ?mol﹣1
【解析】（1）碳元素與硅元素在同一主族，根據(jù)三氯甲烷的結(jié)構(gòu)式書(shū)寫三氯硅烷結(jié)構(gòu)式為 ，所以答案是： ；（2）SiHCl3 ， 中H為+1價(jià)，Cl為﹣1價(jià)，故硅為+2價(jià)，根據(jù)氧化還原化合價(jià)升價(jià)守恒、質(zhì)量守恒書(shū)寫反應(yīng)為：SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O， 所以答案是：SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O；（3）主反應(yīng)和副反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，硅的轉(zhuǎn)化率降低，所以答案是：T1＞T2＞T3；（4）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算， =主反應(yīng)﹣副反應(yīng)=K1/K2；根據(jù)影響平衡移動(dòng)的因素分析，通入H2后兩個(gè)平衡均逆向移動(dòng)，由于副反應(yīng)在氫氣的比例較主反應(yīng)大，對(duì)副反應(yīng)影響比主反應(yīng)更大，副反應(yīng)中消耗SiHCl4多，所得產(chǎn)物中副產(chǎn)物的含量減小，所以SiHCl3的純度提高，
所以答案是：K1/K2；通入H2后兩個(gè)平衡均逆向移動(dòng)，但對(duì)副反應(yīng)影響更大，所得產(chǎn)物中副產(chǎn)物的含量減小，所以SiHCl3的純度提高；（5）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算分析300℃時(shí)的反應(yīng)，該式子為①Si（s）+3HCl（g）SiHCl3（g）+H2（g）△H1=﹣210kJmol﹣1②Si（s）+4HCl（g）SiHCl4（g）+2H2（g） ③△H2=﹣240kJmol﹣1；H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H ③為①﹣②，故△H=△H1﹣△H2=+30 kJmol﹣1 ，
所以答案是：H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H=+30 kJmol﹣1 ．
【考點(diǎn)精析】利用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．