Question

【題目】SiCl4在室溫下為無色液體，易揮發，有強烈的刺激性氣味。工業上，提純粗硅的原理如下：

（1）已知：① Si(s)+4HCl(g) SiCl4(g)+2H2(g) △H1=-241 kJ·mol-1

②Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) △H2= -210 kJ·mol-1

③3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g) △H3= -akJ·mol-1

a=__________。

（2）工業上，利用蒸餾水吸收尾氣中的氯化氫制鹽酸。常用沉淀滴定法測定鹽酸的濃度：取一定體積的鹽酸用標準AgNO3溶液滴定，用K2CrO4溶液作指示劑。已知：298 K時Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2CrO4)分別為 1.8×10-10、l.0×10-12。

若選擇K2CrO4為指示劑，使溶液中c(CrO42-)=0.01 mol·L-1。當產生黃色Ag2CrO4沉淀時，c(Cl-)=__________ mol·L-1。

（3）研究反應③最適合的反應溫度，四氯化硅的轉化率隨溫度的變化曲線如圖所示。

①圖像中表示SiHCl3(g)的正反應速率小于SiHCl3(g)的逆反應速率的點是__________(填“A”“B”或“C”)。

②溫度低于500℃時，隨著溫度升高，四氯化硅的轉化率增大，其原因是_________________。

（4）一定溫度下，向2L恒容密閉器中充入一定量的SiCl4(g)、H2(g)和Si(s)發生反應③，經過tmin達到平衡。測得平衡體系中H2、SiHCl3(g)的物質的量濃度分別為2mol·L-1、1 mol·L-1。

（i）從反應開始到平衡時SiCl4的平均速率為__________。

（ii）在該條件下，H2的平衡轉化率為__________。升髙溫度，該反應的平衡常數__________(填“增大”，“減小”或“不變”)。

（iii）若平衡后再向容器中充入與起始時等量的SiCl4(g)和H2(g)（假設硅足量），當反應再次達到平衡時，與原平衡相比較，H2的體積分數將__________ (填“增大”“減小”或“不變”)。

（iv）若平衡后，將容器的體積壓縮至1L（硅足量），再次達到平衡時，H2的物質的量濃度范圍為__________。

Answer 1

【答案】 117 1.8×10-5 C 500℃之前反應未達到平衡，升高溫度，反應速率加快 mol·L-1·min-1 20% 減小 減小 2 mol·L-1<c（H2）<4 mol·L-1

【解析】試題分析：（1）根據蓋斯定律計算a ； (2)根據c(CrO42-)=0.01 mol·L-1、Ksp(Ag2CrO4)計算銀離子濃度，再根據Ksp(AgCl)，計算氯離子濃度；（3）A點后SiHCl3(g)濃度增大，B點后SiHCl3(g)濃度減小；500℃之前由于溫度低反應速率慢，未達到平衡。（4）根據“三段式”計算平均速率、平衡轉化率。焓變小于0，升髙溫度，該反應平衡逆向移動。若平衡后再向容器中充入與起始時等量的SiCl4(g)和H2(g)相當于加壓；若平衡后，將容器的體積壓縮至1L（硅足量），壓強增大，平衡正向移動；

解析：（1）根據蓋斯定律計算②×4－①×3得 3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g) △H3=-117 kJ·mol-1； (2)根據， 1×10-5，c(Cl-)=1.8×10-10÷1×10-5= 1.8×10-5 ；（3）A點后SiHCl3(g)濃度增大說明反應正向進行，B點后SiHCl3(g)濃度減小說明反應逆向進行；500℃之前由于溫度低反應速率慢，未達到平衡所以溫度低于500℃時，隨著溫度升高，四氯化硅的轉化率增大。（4）根據

（i）從反應開始到平衡時SiCl4的平均速率為mol·L-1·min-1。

（ii）H2的平衡轉化率為 20%。焓變小于0,升髙溫度，平衡逆向移動,該反應的平衡常數減小。

（iii）若平衡后再向容器中充入與起始時等量的SiCl4(g)和H2(g)（假設硅足量），相當于加壓，平衡正向移動，當反應再次達到平衡時，與原平衡相比較，H2的體積分數將減小。

（iv）若平衡后，將容器的體積壓縮至1L（硅足量），再次達到平衡時，假設平衡不移動，H2的物質的量濃度變為4 mol·L-1，將容器的體積壓縮至1L，壓強增大平衡正向移動，所以H2的物質的量濃度2 mol·L-1<c（H2）<4 mol·L-1。