Question

（14分）高純硅是當今科技的核心材料。工業上，用氫氣還原四氯化硅制得高純硅的反應為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溫度時進行反應。SiCl₄的物質的量隨時間變化情況如下表所示：

（1）T₁時，反應開始的2 min內，用HCl表示的反應速率為              。

（2）該反應的平衡常數表達式為：K＝                           。

（3）保持其他條件不變，下列措施可提高SiCl₄轉化率的是      　　　    。

a．充入更多的SiCl₄（g）

b．充入更多的H₂（g）

c．及時分離出Si（s）

d．使用催化劑

e．將容器的體積擴大一倍

（4）據上表中的數據分析：T₁         T₂（填“＞”或“＜”，下同），理由是          。已知n₁>n₂，ΔH        0。

（5）有同學認為，采用水淋法來吸收生成的HCl，可以提高SiCl₄的轉化率。該認識      （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，反應后過濾，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時反應速率快 （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）白色沉淀轉化為黑色沉淀 （1分）

解析:（1）在T₁時，反應開始的2 min內消耗的SiCl₄的量是0.5mol，所以生成的HCl的量是2.0mol。因此用HCl表示的反應速率為1．0 mol/（L • min）。

（2）平衡常數是指在一定條件下，可逆反應達到平衡是生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值。根據方程式可寫出該反應的平衡常數表達式，需要注意的是在表達式中不能出現固體或純液體的。

（3）因為這是一個體積增大的可逆反應，因此將容器的體積擴大一倍，平衡向正反應方向移動，增大反應物的轉化率，e正確。充入更多的SiCl₄（g），平衡雖然向正反應方向移動，但會降低自身的轉化率，而提高氫氣的轉化率，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速率，但不會影響平衡，但不正確。故正確的答案是be。

（4）根據表中數據可知在相同時間內溫度為T₂反應速率快，因為溫度越高，速率越快，故T₂大于T₁。n₁>n₂說明前者的轉化率低于后者，即溫度越高反應物的轉化率越大，所以正反應是吸熱反應。即ΔH大于0。

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

（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，過濾后向沉淀中加入Na₂S溶液，則沉淀顏色將由白色轉化為黑色，這是因為Ag₂S比AgCl更難溶，沉淀將向生成更難溶的物質轉化。