三**硅(SiHCl3)是製備硅*、多晶硅的重要原料。回答下列問題：(1)SiHCl3在常温常壓下為易揮發的無...

問題詳情：

三**硅(SiHCl3)是製備硅*、多晶硅的重要原料。回答下列問題：

(1)SiHCl3在常温常壓下為易揮發的無*透明液體，遇潮氣時發煙生成(HSiO)2O等，寫出該反應的化學方程式

_____________________________________________________。

(2)SiHCl3在催化劑作用下發生反應：

2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)

ΔH1＝48 kJ·mol－1

3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)

ΔH2＝－30 kJ·mol－1

則反應4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH為____kJ·mol－1。

(3)對於反應2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，採用大孔弱鹼**離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。

①343 K時反應的平衡轉化率α＝________%。平衡常數K343 K＝________(保留2位小數)。

②在343 K下：要提高SiHCl3轉化率，可採取的措施是________；要縮短反應達到平衡的時間，可採取的措施有________、________。

③比較a、b處反應速率大小：va________vb(填“大於”“小於”或“等於”)。反應速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，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a處的＝________(保留1位小數)。

【回答】

解析：(1)SiHCl3遇潮氣時發煙生成(HSiO)2O等，結合原子守恆推知SiHCl3與水蒸氣反應除生成(HSiO)2O外，還生成HCl，化學方程式為2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl。

(2)將題給兩個熱化學方程式依次編號為①、②，根據蓋斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)，則有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1。

(3)温度越高，反應速率越快，達到平衡的時間越短，曲線a達到平衡的時間短，則曲線a代表343 K時SiHCl3的轉化率變化，曲線b代表323 K時SiHCl3的轉化率變化。

①由題圖可知，343 K時反應的平衡轉化率α＝22%。設起始時SiHCl3(g)的濃度為1 mol·L－1，則有

　　　　　2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)

起始濃度/mol·L－1 1　　　　　  0　　　　　0

轉化濃度/mol·L－1  0.22        0.11        0.11

平衡濃度/mol·L－1  0.78        0.11        0.11

則343 K時該反應的平衡常數K343 K＝＝≈0.02。

②在343 K時，要提高SiHCl3轉化率，可採取的措施是及時移去產物，使平衡向右移動；要縮短反應達到平衡的時間，需加快化學反應速率，可採取的措施有提高反應物壓強或濃度、改進催化劑等。

③温度越高，反應速率越快，a點温度為343 K，b點温度為323 K，故反應速率：va＞vb。反應速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，則有v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，343 K下反應達到平衡狀態時v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，此時SiHCl3的平衡轉化率α＝22%，經計算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質的量分數分別為0.78、0.11、0.11，則有k正×0.782＝k逆×0.112，＝≈0.02。a處SiHCl3的平衡轉化率α＝20%，此時SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質的量分數分別為0.8、0.1、0.1，則有＝＝×＝0.02×≈1.3。

*：(1)2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl

(2)＋114　(3)①22　0.02　②及時移去產物　改進催化劑　提高反應物壓強(濃度)　③大於　1.3

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題