Question

【题目】回答下列问题：

(1)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(g)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：___。

(2)利用水煤气合成二甲醚的总反应为：3CO(g)＋3H2(g) = CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝-246.4 kJ·mol-1，它可以分为两步，反应分别如下：2CO(g)＋4H2(g) = CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－205.1 kJ·mol-1，CO(g)＋H2O(g) = CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝_____。已知CH3OCH3(g)的燃烧热为1455 kJ·mol－1，写出表示其燃烧热的热化学方程式：__________。

(3)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。一定条件下测得反应过程中 c(Cl2)的数据如下：

t/min	0	2.0	4.0	6.0	8.0
c(Cl2)/10-3 mol/L	0	1.8	3.7	5.4	7.2

计算2.0～6.0 min内HCl的反应速率为_____。

(4)在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥c(I2):c(H2):c(HI)=1:1:2，⑦氢气的百分含量。能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是____。

(5)在恒温恒压、不做功时，反应A＋B = C＋D一定能自发进行的条件是ΔH__0且ΔS___0(填“<”、“>”或“=”)。

Answer 1

【答案】SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) H=+a/40 kJ·mol-1 -41.3 kJ·mol-1 CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-1455 kJ/mol 1.8×10-3 mol/(L·min) ⑤⑦ < >

【解析】

(1) 1.12 kg纯硅的物质的量是1120 g÷28g/mol=40mol，所以生成1mol硅吸收a/40 kJ能量；

(2)根据盖斯定律计算ΔH2；CH3OCH3(g)的燃烧热是1mol CH3OCH3(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量；

(3) O2将HCl转化为Cl2的方程式是O2+4HCl=2Cl2+ 2H2O，2.0～6.0 min内氯气浓度增大(5.4－1.8)×10-3 mol/L=3.6×10-3 mol/L，氯化氢浓度减小7.2×10-3 mol/L；

(4)根据平衡状态的标志判断；

(5) △H-T△S<0反应一定自发进行。

(1) 1.12 kg纯硅的物质的量是1120 g÷28g/mol=40mol，所以生成1mol硅吸收a/40 kJ能量，该反应的热化学方程式SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) H=+a/40 kJ·mol-1 ；

(2) ①3CO(g)＋3H2(g) = CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝-246.4 kJ·mol-1；

②2CO(g)＋4H2(g) = CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－205.1 kJ·mol-1；

根据盖斯定律①-②得 CO(g)＋H2O(g) = CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝-246.4 kJ·mol-1－(－205.1 kJ·mol-1)=-41.3 kJ·mol-1 。CH3OCH3(g)的燃烧热是1mol CH3OCH3(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，CH3OCH3(g)的燃烧热为1455 kJ·mol－1，表示其燃烧热的热化学方程式是CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-1455 kJ/mol；

(3) 2.0～6.0 min内氯气浓度增大(5.4－1.8)×10-3 mol/L=3.6×10-3 mol/L，氯化氢浓度减小7.2×10-3 mol/L，HCl的反应速率为1.8×10-3 mol/(L·min) ；

(4)①I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反应前后气体系数和相等，混合气体的压强是恒量，混合气体的压强不变不一定平衡，不选①；②I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反应前后气体质量不变、容器体积不变，混合气体的密度是恒量，混合气体的密度不变不一定平衡，故不选②；③I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反应前后气体系数和相等，混合气体的总物质的量是恒量，混合气体的总物质的量不变不一定平衡，故不选③；④I2(g)＋H2(g) 2HI(g)反应前后气体系数和相等，气体物质的量是恒量、气体质量是恒量，所以混合气体的平均相对分子质量是恒量，平均相对分子质量不变不一定平衡，故不选④；⑤I2(g)有颜色，混合气体的颜色不变，说明I2(g)浓度不变，一定达到平衡状态，故选⑤；⑥c(I2):c(H2):c(HI)=1:1:2，浓度比等于系数比不一定平衡，故不选⑥；⑦氢气的百分含量不变，说明氢气浓度不变，一定达到平衡状态，故选⑦。

(5)根据△H-T△S<0反应一定自发进行，则A+B=C+D一定自发反应的条件是△H<0，△S>0。