Question

【题目】SiCl4在室温下为无色液体，易挥发，有强烈的刺激性气味。工业上，提纯粗硅的原理如下：

（1）已知：① Si(s)+4HCl(g) SiCl4(g)+2H2(g) △H1=-241 kJ·mol-1

②Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) △H2= -210 kJ·mol-1

③3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g) △H3= -akJ·mol-1

a=__________。

（2）工业上，利用蒸馏水吸收尾气中的氯化氢制盐酸。常用沉淀滴定法测定盐酸的浓度：取一定体积的盐酸用标准AgNO3溶液滴定，用K2CrO4溶液作指示剂。已知：298 K时Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2CrO4)分别为 1.8×10-10、l.0×10-12。

若选择K2CrO4为指示剂，使溶液中c(CrO42-)=0.01 mol·L-1。当产生黄色Ag2CrO4沉淀时，c(Cl-)=__________ mol·L-1。

（3）研究反应③最适合的反应温度，四氯化硅的转化率随温度的变化曲线如图所示。

①图像中表示SiHCl3(g)的正反应速率小于SiHCl3(g)的逆反应速率的点是__________(填“A”“B”或“C”)。

②温度低于500℃时，随着温度升高，四氯化硅的转化率增大，其原因是_________________。

（4）一定温度下，向2L恒容密闭器中充入一定量的SiCl4(g)、H2(g)和Si(s)发生反应③，经过tmin达到平衡。测得平衡体系中H2、SiHCl3(g)的物质的量浓度分别为2mol·L-1、1 mol·L-1。

（i）从反应开始到平衡时SiCl4的平均速率为__________。

（ii）在该条件下，H2的平衡转化率为__________。升髙温度，该反应的平衡常数__________(填“增大”，“减小”或“不变”)。

（iii）若平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl4(g)和H2(g)（假设硅足量），当反应再次达到平衡时，与原平衡相比较，H2的体积分数将__________ (填“增大”“减小”或“不变”)。

（iv）若平衡后，将容器的体积压缩至1L（硅足量），再次达到平衡时，H2的物质的量浓度范围为__________。

Answer 1

【答案】 117 1.8×10-5 C 500℃之前反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快 mol·L-1·min-1 20% 减小 减小 2 mol·L-1<c（H2）<4 mol·L-1

【解析】试题分析：（1）根据盖斯定律计算a ； (2)根据c(CrO42-)=0.01 mol·L-1、Ksp(Ag2CrO4)计算银离子浓度，再根据Ksp(AgCl)，计算氯离子浓度；（3）A点后SiHCl3(g)浓度增大，B点后SiHCl3(g)浓度减小；500℃之前由于温度低反应速率慢，未达到平衡。（4）根据“三段式”计算平均速率、平衡转化率。焓变小于0，升髙温度，该反应平衡逆向移动。若平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl4(g)和H2(g)相当于加压；若平衡后，将容器的体积压缩至1L（硅足量），压强增大，平衡正向移动；

解析：（1）根据盖斯定律计算②×4－①×3得 3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g) △H3=-117 kJ·mol-1； (2)根据， 1×10-5，c(Cl-)=1.8×10-10÷1×10-5= 1.8×10-5 ；（3）A点后SiHCl3(g)浓度增大说明反应正向进行，B点后SiHCl3(g)浓度减小说明反应逆向进行；500℃之前由于温度低反应速率慢，未达到平衡所以温度低于500℃时，随着温度升高，四氯化硅的转化率增大。（4）根据

（i）从反应开始到平衡时SiCl4的平均速率为mol·L-1·min-1。

（ii）H2的平衡转化率为 20%。焓变小于0,升髙温度，平衡逆向移动,该反应的平衡常数减小。

（iii）若平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl4(g)和H2(g)（假设硅足量），相当于加压，平衡正向移动，当反应再次达到平衡时，与原平衡相比较，H2的体积分数将减小。

（iv）若平衡后，将容器的体积压缩至1L（硅足量），再次达到平衡时，假设平衡不移动，H2的物质的量浓度变为4 mol·L-1，将容器的体积压缩至1L，压强增大平衡正向移动，所以H2的物质的量浓度2 mol·L-1<c（H2）<4 mol·L-1。