Question

通常人們把拆開1 mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱，也可用于估算化學反應的反應熱（ΔH），化學反應的ΔH等于反應中斷裂舊化學鍵的鍵能之和與反應中形成新化學鍵的鍵能之和的差。

化學鍵	Si—O	Si—Cl	H—H	H—Cl	Si—Si	Si—C
鍵能/kJ·mol－1	460	360	436	431	176	347

 

請回答下列問題：

（1）比較下列兩組物質的熔點高低（填“＞”或“＜”）。SiC____________Si；SiCl4____________SiO2。

（2）下圖立方體中心的“●”表示硅晶體中的一個原子，請在立方體的頂點用“●”表示出與之緊鄰的硅原子。

（3）工業上高純硅可通過下列反應制取：SiCl4（g）＋2H2（g）Si（s）＋4HCl（g）該反應的反應熱ΔH＝________ kJ·mol－1。

 

Answer 1

（1）＞　＜　

（2）如下圖

（3）236

【解析】（1）SiC和晶體Si皆為原子晶體，由于碳化硅晶體中的Si—C鍵的鍵能大于硅晶體中Si—Si鍵的鍵能，故SiC的熔點比Si高；SiCl4為分子晶體，SiO2為原子晶體，故SiCl4的熔點比SiO2低。

（2）晶體硅的結構與金剛石相似，每個硅原子都被相鄰的4個硅原子包圍，這4個硅原子位于四面體的四個頂點上，被包圍的硅原子處于正四面體的中心。

（3）根據題目所給反應式，需要斷裂的舊化學鍵鍵能之和為4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1＝2 312 kJ·mol－1，形成的新化學鍵鍵能之和為4×431 kJ·mol－1＋2×176 kJ·mol－1＝2 076 kJ·mol－1，所以ΔH＝236 kJ·mol－1。