Question

高纯硅是当今科技的核心材料．工业上，用氢气还原四氯化硅制得高纯硅的反应为SiCl₄（g）+2H₂（g）

高温

Si（s）+4HCl（g）．已知SiCl₄可完全水解生成硅酸和盐酸．向容积为1L的密闭容器中充入一定量的SiCl₄（g）和H₂（g），分别在T₁和T₂温度时进行反应．SiCl₄的物质的量随时间变化情况如下表所示：

时间/min	0	2	4	t1	t2
n（SiCl4）/mol
温度/℃
T1	5.0	4.5	4.2	n1	n1
T2	5.0	4.2	3.6	n2	n2

（1）T₁时，反应开始的2min内，用HCl表示的反应速率为

 

．
（2）该反应的平衡常数表达式为：K=

 

．
（3）保持其他条件不变，下列措施可提高SiCl₄转化率的是

 

．
a．充入更多的SiCl₄（g）    b．充入更多的H₂（g）         c．及时分离出Si（s）
d．使用催化剂           e．将容器的体积扩大一倍
（4）据上表中的数据分析：T₁

 

  T₂（填“＞”或“＜”，下同），理由是

 

．
已知n₁＞n₂，△H

 

0．
（5）有同学认为，采用水淋法来吸收生成的HCl，可以提高SiCl₄的转化率．该认识

 

（填“合理”或“不合理”），理由是

 

．
（6）将平衡后的混合气体溶于水，取少量上层清液，向其中滴加足量的AgNO₃溶液，反应后过滤，取沉淀向其中加入Na₂S溶液，可观察到

 

．

Answer 1

分析：（1）依据变化的物质的量之比等于化学计量数之比，然后根据v=

△c

△t

=

△n V

△t

计算速率；
（2）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，注意固体．
（3）根据浓度、温度、压强对化学平衡的影响来分析；
（4）根据温度高化学反应速率快来判断；根据温度对化学平衡的影响；
（5）根据SiCl₄遇水完全水解；
（6）一般情况下溶解度大的沉淀较易转化成溶解度小的沉淀；

解答：解：（1）T₁时，反应开始的2min内，SiCl₄的物质的量减少0.5mol，变化的物质的量之比等于化学计量数之比，所以生成氯化氢的物质的量为2mol，用HCl表示的反应速率为

2mol 1L

2S

=1.0 mol/（L?min）；
故答案为：1.0 mol/（L?min）；
（2）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，由于Si为固体，则平衡常数为

C4(HCl)

C(SiCl4)C2(H2)

，
故答案为：

C4(HCl)

C(SiCl4)C2(H2)

；
（3）a．充入更多的SiCl₄（g），SiCl₄（g）的浓度增大，平衡正向移动，氢气的转化率升高，但SiCl₄（g）的转化率降低，故a错误；
b．充入更多的H₂（g），H₂（g）的浓度增大，平衡正向移动，SiCl₄（g）的转化率升高，但H₂（g）的转化率降低，故b正确；
c．及时分离出Si（s），由于硅是固体，浓度不变，平衡不移动，SiCl₄（g）的转化率不变，故c错误；
d．使用催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，SiCl₄（g）的转化率不变，故c错误；
e．将容器的体积扩大一倍，即减小压强，平衡平衡正向移动，SiCl₄（g）的转化率升高，故e正确；
故答案为：be；
（4）由表格可知，T₂时速率快，则T₁＜T₂，
由表格可知，在t₁、t₂时刻反应都到达平衡，n₁＞n₂，说明温度越高，平衡正向移动，即△H＞0，
故答案为：＜；T₂时反应速率快；＞；
（5）SiCl₄遇水完全水解生成硅酸和盐酸，所以不能采用水淋法来吸收生成的HCl，提高SiCl₄的转化率；
故答案为：不合理；SiCl₄遇水完全水解生成硅酸和盐酸；
（6）因氯化银的溶解度大于硫化银的溶解度，所以白色的氯化银沉淀可以转化为黑色的硫化银沉淀；
故答案为：白色沉淀可以转化为黑色沉淀；

点评：本题主要考查了化学反应速率的计算，化学平衡常数、外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响以及沉淀的转化，难度不大，掌握反应的原理是解题的关键．