Question

据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点．（1）晶体硅在氧气中燃烧热化学方程式为Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）△H=-989.2kJ?mol^-1，有关键能数据如下表：

化学键	Si-O	O═O	Si-Si
键能/kJ?mol-1	x	498.8	176

则x的值为

 

．
（2）硅光电池作为电源已广泛应用于人造卫星、灯塔和无人气象站等．硅光电池是一种把

 

能转化为

 

能的装置．
（3）假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是

 

．
A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料
B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生
C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制
D．寻找高效新催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术
（4）工业制备纯硅的反应为2H₂（g）+SiCl₄（g）═Si（s）+4HCl（g）△H=+240.4kJ?mol^-1，生成的HCl通入100mL 1mol?L^-1的NaOH溶液恰好反应，则反应过程中

 

（填“吸收”或“释放”）的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：硅和二氧化硅

专题：碳族元素

分析：（1）二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si-O键，1mol二氧化硅晶体中含有4molSi-O键，反应热△H=反应物总键能-生成物总键能；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能；
（3）硅在自然界中含量丰富，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在，仅次于氧，硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大，硅燃烧生成二氧化硅，以此解答该题；
（4）通入100mL 1mol?L^-1的NaOH溶液恰好反应说明生成的氯化氢为0.1mol，然后根据方程式进行计算．

解答： 解：（1）二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si-O键，1mol二氧化硅晶体中含有4molSi-O键，则SiO₂晶体中Si和Si-O键的比例为1：4，
因晶体硅中每个Si原子与周围的4个硅原子形成正四面体，向空间延伸的立体网状结构，每Si原子与周围的4个Si原子形成4个Si-Si键，每个Si-Si键为1个Si原子提供

1

2

个Si-Si键，所以1mol晶体硅中含有1mol×4×

1

2

=2molSi-Si键，
反应热△H=反应物总键能-生成物总键能，所以Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）中，△H=176kJ/mol×2mol+498.8kJ/mol-XkJ/mol×4=-989.2kJ/mol．
X=460kJ/mol，故答案为：460；
（2）硅光电池将太阳能转化为电能，太阳能热水器是将太阳能转化为内能，故答案为：光；电；
（3）A．硅常温下为固体，性质较稳定，便于贮存，较为安全，故A正确；
B．硅在自然界中含量丰富，仅次于氧，故B正确；
C．硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用说明燃烧放出的热量大，硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，容易得至有效控制，故C正确；
D．催化剂只能加快化学反应的速率，不改变反应热，故D错误．
故答案为：D；
（4）通入100mL 1mol?L^-1的NaOH溶液恰好反应说明生成的氯化氢为0.1mol，设反应放出的热量为X．
2H₂（g）+SiCl₄（g）═Si（s）+4HCl（g）△H=+240.4kJ?mol^-1
                             4  240.4
                             0.1          X

4

0.1

=

240.4

x

解得X=6.01kJ，故答案为：6.01．

点评：本题考查反应热及其计算，题目难度不大，侧重基础知识的考查，注意基础知识的积累．