Question

【題目】三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料，回答下列問題：

(1)SiHCl3在催化劑作用下發生反應:

2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) + SiCl4(g) △H1 = +48kJ/mol

4SiHCl3(g) = SiH4(g) + 3SiCl4(g) △H3 = +114kJ/mol

則反應3SiH2Cl2(g) = SiH4(g) + 2SiHCl3(g)的△H=______________kJ/mol。

(2)對于反應2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) + SiCl4(g)，采用合適的催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。

①比較a、b處反應速率大小：υa_____υb(填“>”、“<”、“=”)

②在343 K下：要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有____。

A、增大反應物濃度

B、增大壓強

C、及時將產物從體系分離

D、使用更高效的催化劑

③某溫度(T K)下，該反應可使SiHCl3的平衡轉化率達到30%，則該溫度下的平衡常數KT K___K343 K(填“>”、“<”、“=”)，已知反應速率υ=υ正-υ逆=k正x2(SiHCl3)-k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數，x為物質的量分數，計算在該溫度下當轉化率為20%的時刻，υ正/υ逆=________(保留1位小數)。

Answer 1

【答案】-30 > ABD > 2.9

【解析】

(1)根據蓋斯定律計算3SiH2Cl2(g) = SiH4(g) + 2SiHCl3(g)的△H；

(2)根據圖示，a點所在的曲線 達到平衡用時少，說明a點所在的曲線溫度高；要縮短反應達到平衡的時間，應加快反應速率；

③根據圖示，343 K時的平衡轉化率是22%，T K時該反應可使SiHCl3的平衡轉化率達到30%，說明343 K→T K平衡正向移動；該溫度下，反應平衡時υ正=υ逆，根據SiHCl3的平衡轉化率為30%，計算。

(1) ①2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) +SiCl4(g) △H1 = +48kJ/mol；

②4SiHCl3(g) = SiH4(g) + 3SiCl4(g) △H3 = +114kJ/mol

根據蓋斯定律②-①×3得3SiH2Cl2(g) = SiH4(g) + 2SiHCl3(g)的△H= +114kJ/mol- 48kJ/mol×3= -30kJ/mol。

(2)①a、b兩點的轉化率相等，各物質濃度相等， a點所在的曲線溫度高，所以反應速率大小：υa>υb；

②A、增大反應物濃度，反應速率加快，能縮短反應達到平衡的時間，故選A；

B、增大壓強，反應速率加快，能縮短反應達到平衡的時間，故選B；

C、及時將產物從體系分離，濃度減小，反應速率減慢，能延長反應達到平衡的時間，故不選C；

D、使用更高效的催化劑，反應速率加快，能縮短反應達到平衡的時間，故選D；

③根據圖示，343 K時的平衡轉化率是22%，T K時該反應可使SiHCl3的平衡轉化率達到30%，說明343 K→T K平衡正向移動；所以KT K>K343 K；

該溫度下，反應平衡時υ正=υ逆，SiHCl3的平衡轉化率為30%，平衡時

2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) +SiCl4(g)

起始 a 0 0

轉化 0.3a 0.15a 0.15a

平衡 0.7a 0.15a 0.15a

k正x2(SiHCl3)= k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正=k逆 ，；

該溫度下當轉化率為20%的時刻，

2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) +SiCl4(g)

起始 a 0 0

轉化 0.2a 0.1a 0.1a

平衡 0.8a 0.1a 0.1a

υ正/υ逆=2.9。