Question

【题目】三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料，回答下列问题：

(1)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:

2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) + SiCl4(g) △H1 = +48kJ/mol

4SiHCl3(g) = SiH4(g) + 3SiCl4(g) △H3 = +114kJ/mol

则反应3SiH2Cl2(g) = SiH4(g) + 2SiHCl3(g)的△H=______________kJ/mol。

(2)对于反应2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) + SiCl4(g)，采用合适的催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①比较a、b处反应速率大小：υa_____υb(填“>”、“<”、“=”)

②在343 K下：要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____。

A、增大反应物浓度

B、增大压强

C、及时将产物从体系分离

D、使用更高效的催化剂

③某温度(T K)下，该反应可使SiHCl3的平衡转化率达到30%，则该温度下的平衡常数KT K___K343 K(填“>”、“<”、“=”)，已知反应速率υ=υ正-υ逆=k正x2(SiHCl3)-k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算在该温度下当转化率为20%的时刻，υ正/υ逆=________(保留1位小数)。

Answer 1

【答案】-30 > ABD > 2.9

【解析】

(1)根据盖斯定律计算3SiH2Cl2(g) = SiH4(g) + 2SiHCl3(g)的△H；

(2)根据图示，a点所在的曲线 达到平衡用时少，说明a点所在的曲线温度高；要缩短反应达到平衡的时间，应加快反应速率；

③根据图示，343 K时的平衡转化率是22%，T K时该反应可使SiHCl3的平衡转化率达到30%，说明343 K→T K平衡正向移动；该温度下，反应平衡时υ正=υ逆，根据SiHCl3的平衡转化率为30%，计算。

(1) ①2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) +SiCl4(g) △H1 = +48kJ/mol；

②4SiHCl3(g) = SiH4(g) + 3SiCl4(g) △H3 = +114kJ/mol

根据盖斯定律②-①×3得3SiH2Cl2(g) = SiH4(g) + 2SiHCl3(g)的△H= +114kJ/mol- 48kJ/mol×3= -30kJ/mol。

(2)①a、b两点的转化率相等，各物质浓度相等， a点所在的曲线温度高，所以反应速率大小：υa>υb；

②A、增大反应物浓度，反应速率加快，能缩短反应达到平衡的时间，故选A；

B、增大压强，反应速率加快，能缩短反应达到平衡的时间，故选B；

C、及时将产物从体系分离，浓度减小，反应速率减慢，能延长反应达到平衡的时间，故不选C；

D、使用更高效的催化剂，反应速率加快，能缩短反应达到平衡的时间，故选D；

③根据图示，343 K时的平衡转化率是22%，T K时该反应可使SiHCl3的平衡转化率达到30%，说明343 K→T K平衡正向移动；所以KT K>K343 K；

该温度下，反应平衡时υ正=υ逆，SiHCl3的平衡转化率为30%，平衡时

2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) +SiCl4(g)

起始 a 0 0

转化 0.3a 0.15a 0.15a

平衡 0.7a 0.15a 0.15a

k正x2(SiHCl3)= k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正=k逆 ，；

该温度下当转化率为20%的时刻，

2SiHCl3(g) = SiH2Cl2(g) +SiCl4(g)

起始 a 0 0

转化 0.2a 0.1a 0.1a

平衡 0.8a 0.1a 0.1a

υ正/υ逆=2.9。