Question

【題目】回答下列問題：

(1)晶體硅(熔點1410 ℃)是良好的半導體材料。由粗硅制純硅過程如下：

在上述由SiCl4(g)制純硅的反應中，測得每生成1.12 kg純硅需吸收a kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：___。

(2)利用水煤氣合成二甲醚的總反應為：3CO(g)＋3H2(g) = CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝-246.4 kJ·mol-1，它可以分為兩步，反應分別如下：2CO(g)＋4H2(g) = CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－205.1 kJ·mol-1，CO(g)＋H2O(g) = CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝_____。已知CH3OCH3(g)的燃燒熱為1455 kJ·mol－1，寫出表示其燃燒熱的熱化學方程式：__________。

(3)用O2將HCl轉化為Cl2，可提高效益，減少污染。一定條件下測得反應過程中 c(Cl2)的數據如下：

t/min	0	2.0	4.0	6.0	8.0
c(Cl2)/10-3 mol/L	0	1.8	3.7	5.4	7.2

計算2.0～6.0 min內HCl的反應速率為_____。

(4)在一定溫度下的定容容器中，當下列物理量不再發生變化時：①混合氣體的壓強，②混合氣體的密度，③混合氣體的總物質的量，④混合氣體的平均相對分子質量，⑤混合氣體的顏色，⑥c(I2):c(H2):c(HI)=1:1:2，⑦氫氣的百分含量。能說明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)達到平衡狀態的是____。

(5)在恒溫恒壓、不做功時，反應A＋B = C＋D一定能自發進行的條件是ΔH__0且ΔS___0(填“<”、“>”或“=”)。

Answer 1

【答案】SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) H=+a/40 kJ·mol-1 -41.3 kJ·mol-1 CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-1455 kJ/mol 1.8×10-3 mol/(L·min) ⑤⑦ < >

【解析】

(1) 1.12 kg純硅的物質的量是1120 g÷28g/mol=40mol，所以生成1mol硅吸收a/40 kJ能量；

(2)根據蓋斯定律計算ΔH2；CH3OCH3(g)的燃燒熱是1mol CH3OCH3(g)完全燃燒生成二氧化碳和液態水放出的熱量；

(3) O2將HCl轉化為Cl2的方程式是O2+4HCl=2Cl2+ 2H2O，2.0～6.0 min內氯氣濃度增大(5.4－1.8)×10-3 mol/L=3.6×10-3 mol/L，氯化氫濃度減小7.2×10-3 mol/L；

(4)根據平衡狀態的標志判斷；

(5) △H-T△S<0反應一定自發進行。

(1) 1.12 kg純硅的物質的量是1120 g÷28g/mol=40mol，所以生成1mol硅吸收a/40 kJ能量，該反應的熱化學方程式SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) H=+a/40 kJ·mol-1 ；

(2) ①3CO(g)＋3H2(g) = CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝-246.4 kJ·mol-1；

②2CO(g)＋4H2(g) = CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－205.1 kJ·mol-1；

根據蓋斯定律①-②得 CO(g)＋H2O(g) = CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝-246.4 kJ·mol-1－(－205.1 kJ·mol-1)=-41.3 kJ·mol-1 。CH3OCH3(g)的燃燒熱是1mol CH3OCH3(g)完全燃燒生成二氧化碳和液態水放出的熱量，CH3OCH3(g)的燃燒熱為1455 kJ·mol－1，表示其燃燒熱的熱化學方程式是CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-1455 kJ/mol；

(3) 2.0～6.0 min內氯氣濃度增大(5.4－1.8)×10-3 mol/L=3.6×10-3 mol/L，氯化氫濃度減小7.2×10-3 mol/L，HCl的反應速率為1.8×10-3 mol/(L·min) ；

(4)①I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反應前后氣體系數和相等，混合氣體的壓強是恒量，混合氣體的壓強不變不一定平衡，不選①；②I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反應前后氣體質量不變、容器體積不變，混合氣體的密度是恒量，混合氣體的密度不變不一定平衡，故不選②；③I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反應前后氣體系數和相等，混合氣體的總物質的量是恒量，混合氣體的總物質的量不變不一定平衡，故不選③；④I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反應前后氣體系數和相等，氣體物質的量是恒量、氣體質量是恒量，所以混合氣體的平均相對分子質量是恒量，平均相對分子質量不變不一定平衡，故不選④；⑤I2(g)有顏色，混合氣體的顏色不變，說明I2(g)濃度不變，一定達到平衡狀態，故選⑤；⑥c(I2):c(H2):c(HI)=1:1:2，濃度比等于系數比不一定平衡，故不選⑥；⑦氫氣的百分含量不變，說明氫氣濃度不變，一定達到平衡狀態，故選⑦。

(5)根據△H-T△S<0反應一定自發進行，則A+B=C+D一定自發反應的條件是△H<0，△S>0。