Question

【题目】Ⅰ、晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料，由粗硅制纯硅过程如下：

在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_________。

Ⅱ、目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3.25 mol H2，在一定条件下发生反应，测定CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度随时间变化如下图所示：

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率υ(H2)＝__________ 。

（2）该条件下CO2的转化率为_______。

Ⅲ、下图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

（1）M极的电极材料为 ___________________。

（2）加入乙醇的铂电极的电极反应式为___________。

（3）在此过程中乙池中某一电极析出金属银4.32g时，此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为____________。

Answer 1

【答案】SiCl4(g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g)　ΔH= +0.025a kJ·mol-1 0.225 mol/(L·min) 75% 铁 C2H5OH－12e- + 16OH- = 2CO32-+ 11H2O 1

【解析】

Ⅰ、1.12kg纯硅的物质的量为：=40mol，生成40mol硅吸收akJ热量，则生成1mol硅吸收的热量为：=0.025akJ，所以四氯化硅气体与氢气反应生成单质硅和氯化氢的热化学方程式为：2H2（g）+SiCl4（g）Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJmol-1；

Ⅱ、（1）从反应开始到平衡，CO2的平均速率υ（CO2）===0.075mol/（Lmin），υ（H2）=3υ（CO2）=0.225mol/（Lmin）；

（2）该条件下CO2的转化率为；

Ⅲ、碱性乙醇燃料电池为原电池，通入乙醇的电极是负极，通入氧气的电极是正极，乙池有外接电源，属于电解池，根据装置图，N是阳极，M是阴极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，则M电极是铁，N电极是石墨，

（1）通过以上分析知，M是阴极，N极是阳极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，故铁电极应为阴极；

（2）乙醇电极上乙醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：C2H5OH－12e- + 16OH- = 2CO32-+ 11H2O；

（3）n（Ag）==0.04mol，根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.04mol，阳极电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，同时产生氢离子的物质的量是0.04mol，则H+浓度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1。