Question

【题目】三氯氢硅（SiHCl3）是生产多晶硅的主要原料．由粗硅制三氯氢硅的反应如下：

	反应的热化学方程式	平衡常数（300℃）
主反应	Si（s）+3HCl（g）SiHCl3（g）+H2（g）△H=﹣210kJmol﹣1	K1（molL﹣1）﹣1
副反应	Si（s）+4HCl（g）SiHCl4（g）+2H2（g）△H=﹣240kJmol﹣1	K2（molL﹣1）﹣1

回答下列问题：
（1）写出SiHCl3的结构式 ．
（2）SiHCl3 ， 在NaOH溶液中剧烈反应放出H2 ， 该反应的化学方程式为 ．
（3）硅的平衡转化率与投料比 的关系如图，则图中温度T1、T2、T3的大小顺序为 ．

（4）平衡时， 的值a随着 的值b的变化而变化．则 =（用含Kl、K2的代数式表示）；根据关系式，工业上用H2适当稀释HCl来提高SiHCl3的纯度． 请用平衡移动原理加以解释 ．
（5）也可用H2还原SiCl4来制取SiHCl3 ． 300℃时该反应的热化学方程式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O
（3）T1＞T2＞T3
（4）；通入H2后两个平衡均逆向移动，但对副反应影响更大，所得产物中副产物的含量减小，所以SiHCl3的纯度提高
（5）H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H=+30kJ?mol﹣1
【解析】（1）碳元素与硅元素在同一主族，根据三氯甲烷的结构式书写三氯硅烷结构式为 ，所以答案是： ；（2）SiHCl3 ， 中H为+1价，Cl为﹣1价，故硅为+2价，根据氧化还原化合价升价守恒、质量守恒书写反应为：SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O， 所以答案是：SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O；（3）主反应和副反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，硅的转化率降低，所以答案是：T1＞T2＞T3；（4）根据平衡常数表达式计算， =主反应﹣副反应=K1/K2；根据影响平衡移动的因素分析，通入H2后两个平衡均逆向移动，由于副反应在氢气的比例较主反应大，对副反应影响比主反应更大，副反应中消耗SiHCl4多，所得产物中副产物的含量减小，所以SiHCl3的纯度提高，
所以答案是：K1/K2；通入H2后两个平衡均逆向移动，但对副反应影响更大，所得产物中副产物的含量减小，所以SiHCl3的纯度提高；（5）根据盖斯定律计算分析300℃时的反应，该式子为①Si（s）+3HCl（g）SiHCl3（g）+H2（g）△H1=﹣210kJmol﹣1②Si（s）+4HCl（g）SiHCl4（g）+2H2（g） ③△H2=﹣240kJmol﹣1；H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H ③为①﹣②，故△H=△H1﹣△H2=+30 kJmol﹣1 ，
所以答案是：H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H=+30 kJmol﹣1 ．
【考点精析】利用化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算对题目进行判断即可得到答案，需要熟知化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．