Question

【题目】甲硅烷广泛用于电子工业、汽车领域，三氯氢硅（SiHCl3）是制备甲硅烷的重要原料。回答下列问题：

(1)工业上以硅粉和氯化氢气体为原料生产SiHCl3时伴随发生的反应有：

Si(s)＋4HCl(g)= SiCl4(g)＋2H2(g) H＝-241kJ/mol

SiHCl3(g)＋HCl(g)=SiCl4(g)＋H2(g) H＝-31kJ/mol

以硅粉和氯化氢气体生产SiHCl3的热化学方程式是____________________________。

(2)工业上可用四氯化硅和氢化铝锂（LiAlH4）制甲硅烷，反应后得甲硅烷及两种盐。该反应的化学方程式为_________________。

(3)三氯氢硅歧化也可制得甲硅烷。反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)为歧化制甲硅烷过程的关键步骤，此反应采用一定量的PA100催化剂，在不同反应温度下测得SiHCl3的转化率随时间的变化关系如图所示。

①353.15K时，平衡转化率为_________，反应的平衡常数K＝________（保留3位小数）。该反应是________反应（填“放热”“吸热”）。

②323.15K时，要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_________、__________。

③比较a、b处反应速率的大小：va_____vb （填“＞”“＜”或“＝”）。已知反应速率v正＝，v逆＝，k1、k2分别是正、逆反应的速率常数，与反应温度有关，x为物质的量分数，则在353.15K时＝________（保留3位小数）。

Answer 1

【答案】Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g) H＝-210kJ/mol SiCl4＋LiAlH4=SiH4＋LiCl＋AlCl3 24% 0.025 吸热 改进催化剂 增大压强或提高反应物浓度 ＞ 0.025

【解析】

（1）由盖斯定律，①-②得硅粉和氯化氢气体生产SiHCl3的热化学方程式：Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g) H＝-210kJ/mol；

（2）题目信息：四氯化硅和氢化铝锂（LiAlH4）反应后得甲硅烷及两种盐，氢化铝锂中有两种金属元素，刚好成两种盐LiCl、AlCl3 ，方程式为：SiCl4＋LiAlH4=SiH4＋LiCl＋AlCl3；

（3）①由图可知353.15K时，最大转化率24%，则平衡转化率为24%；

反应的平衡常数计算：设起始SiHCl3浓度为1mol/L，根据三段式找到达到平衡各物质浓度， ；

由图可知：温度升高，该平衡转化率增大，升温平衡正向移动，则正向是吸热反应。

②323.15K时，要缩短反应达到平衡的时间即加快反应速率，可采取的措施有改进催化剂、增大压强或提高反应物浓度；

③a、b两处转化率相同，说明消耗的SiHCl3等量的，但a的时间比b的短，a的反应速率快，故va>vb；

已知反应速率v正＝，v逆＝，达到平衡时v正＝v逆，即＝，变形得=，由图可知353.15K时，平衡转化率为24%，则在353.15K时＝K＝0.025。