题目内容

【题目】常见的电子气体有BCl3N2OSiH4SiHCl3等。回答下列问题:

(1)气体B2H6与氯气混合可生成气态BCl3,每生成1.0 g BCl3放出5.9 kJ的热量,该反应的热化学方程式为______

(2)25时反应 S(s) +H2(g)H2S(g) Kp1=6.0×105

Si(s)+2H2(g)SiH4(g) Kp2=7.8×106

则反应 Si(s)+2H2S(g)SiH4(g)+2S(s) Kp=_____(Kp为以分压表示的平衡常数,下同)

(3)多晶硅制中发生一系列反应:

(I)4SiHCl3(g)Si(s)+3SiCl4(g)+2H2(g) H1=a kJ /mol

(II)SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) H2=b kJ/mo1

(III)SiCl2(g)+H2(g)Si(s)+2HCl(g) H3=c kJ/mo1

①反应SiHCl3 (g)SiCl2 (g) +HCl (g) H=____kJ/mo1 (用含abc的代数式表示)

②反应(I)(II)(III)Kp与温度的关系如下图

属于吸热反应的是_________(IIIIII);图中M点分压间满足关系:p(SiCl4)=______(用相关物质的分压p表示)

(4)一种制取N2O的方法为 O2NNH2(aq)→N2O(g)+H2O(1),该反应的历程如下:

(I)O2NNH2(aq)O2NNH-(aq) +H+(aq) (快速平衡)

(II)O2NNH-(aq) N2O(g) +OH-(aq) ()

(III)H+(aq)+OH-(aq) H2O(1) ()

①活化能最大的反应步骤是_________(IIIIII)

②已知反应(I)的速率方程v()=k1c(O2NNH2)v()=k -1 c(O2NNH-)c(H+)(k1k -1分别为正逆反应速率常数,反应(I)达到平衡时,平衡常数K=__________(k1k -1表示)

③已知总反应速率方程为v=K ,反应(II)v()=k2c(O2NNH-),则K=________ (k1k -1k2k3表示)

【答案】B2H6(g)+6Cl2(g)=2BCl3(g)+6HCl(g) H=-1386.5 kJmol-1 2.1710-5 a+3b-c III II

【解析】

(1)根据质量守恒定律,利用热化学方程式表示的意义,书写该反应的热化学方程式;

(2)将已知的热化学方程式叠加可得待求反应的热化学方程式,根据平衡常数的含义可得叠加反应的化学平衡常数;

(3)①根据盖斯定律将已知热化学方程式叠加,可得待求反应的热化学方程式;

②根据化学平衡常数与温度关系判断反应的热效应;M点是反应IIIII的交点,两个反应的化学平衡常数相等,整理可得其数值;

(4)①反应的活化能越大,反应越难进行,反应速率越慢;

②根据反应达到平衡时,正、逆反应速率相等计算该反应的化学平衡常数;

③将反应(I)的速率方程v()=k1c(O2NNH2)v()=k -1 c(O2NNH-)c(H+),及总反应速率方程为v=K进行整理,可得K的表达式。

(1)B2H6Cl2发生取代反应产生BCl3HCl,每反应产生1.0 g BCl3放出5.9 kJ的热量,则反应产生2 mol BCl3放出热量Q=2 mol×111.5 g/mol×5.9 kJ/mol=1386.5 kJ,所以气体B2H6与氯气混合生成气态BCl3的热化学方程式为:B2H6(g)+6Cl2(g)=2BCl3(g)+6HCl(g) H=-1386.5 kJmol-1

(3)S(s) +H2(g)H2S(g)Kp1==6.0×105

Si(s)+2H2(g)SiH4(g)Kp2==7.8×106

根据盖斯定律,将②-×2,整理可得反应Si(s)+2H2S(g)SiH4(g)+2S(s)K==2.1710-5

(3)(I)4SiHCl3(g)Si(s)+3SiCl4(g)+2H2(g)H1=a kJ /mol

(II)SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)H2=b kJ/mo1

(III)SiCl2(g)+H2(g)Si(s)+2HCl(g)H3=c kJ/mo1

(I)+3×(II)- (III),整理可得:SiHCl3 (g)SiCl2 (g) +HCl (g) H=(a+3b-c) kJ/mol

②根据图象可知:温度升高,III的平衡常数增大,说明升高温度,反应III的化学平衡正向移动,而升高温度,反应III的化学平衡常数减小,说明升高温度反应III的化学平衡逆向移动。根据平衡移动原理:升高温度化学平衡向吸热反应方向移动,所以反应III的正反应为吸热反应,而反应III的正反应为放热反应;对于SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)化学平衡常数Kp(II)=;对于反应III,化学平衡常数Kp(III)=,由于M点是两个反应交点,此时Kp(II)=Kp(III),所以p(SiCl4)=

(4)①由于反应的活化能越大,反应需消耗能量就越多,反应越难进行,化学反应速率就越慢。根据已知条件可知反应(II)化学反应速率最慢,所以活化能最大的反应步骤是II

②对于反应(I)O2NNH2(aq)O2NNH-(aq) +H+(aq),化学平衡常数K=,由于v()=k1c(O2NNH2)v()=k -1 c(O2NNH-)c(H+),当反应达到平衡时,v()=v(),所以k1c(O2NNH2)=k -1 c(O2NNH-)c(H+),则K=

③总反应速率方程为v=K,由于反应(I)v()=k1c(O2NNH2)v()=k -1 c(O2NNH-)c(H+),反应(II)v()=k2c(O2NNH-),所以=K,故K=

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