Question

室温下，把SiO₂超细粉置入蒸馏水中，不断搅拌至平衡，形成 H₄SiO₄溶液，反应原理如下：SiO₂（s）+2H₂O（l）?H₄SiO₄（aq）△H．
（1）写出该反应的化学平衡常数K的表达式：

 

．
（2）在5～30℃之间，反应平衡常数K随着温度变化如图所示，则△H

 

0
（3）实际上，在地球的深处，由于压强很大，固体、液体都会受到影响．在一定温度下，在10000 m以下的地球深处，上述反应移动的方向是

 

（填“正方向”、“逆方向”或“不移动”），理由是

 

．
（4）有科学家建议开发硅作为未来的燃料，如果利用氢氧电池把SiO₂转化为硅晶体，若能量利用率为75%，则制得1mol硅晶体需要消耗4mol氢气（氢气的燃烧热△H为285.8kJ/mol），请写出硅晶体燃烧的热化学方程式：

 

．
（5）硅还原SiO₂制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO₂，现将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液处充分反应，收集到0.1mol气体，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L，生成氢气的离子方程式为

 

．滤液吸收后硅酸盐的物质的量浓度为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,热化学方程式,化学平衡的影响因素,有关混合物反应的计算

专题：

分析：（1）根据平衡常数表达式的定义书写，但二氧化硅是固体，水是纯液体不代入表达式；
（2）温度升高平衡常数减小，来分析解答；
（3）在压强很大的情况下，压强对固体、液体都会受到影响，所以平衡向体积减小的方向移动；
（4）1mol硅燃烧放出热量为：4mol×285.8kJ/mol×75%=-857.4kJ，由此写出热化学方程式；
（5）硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，根据硅守恒求硅酸钠的物质的量，然后求硅酸钠的物质的量浓度．

解答： 解：（1）根据平衡常数表达式的定义书写，但二氧化硅是固体，水是纯液体不代入表达式，所以平衡常数K=c（H₄SiO₄），故答案为：K=c（H₄SiO₄）；
（2）温度升高平衡常数减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，故答案为：＜；
（3）在压强很大的情况下，压强对固体、液体都会受到影响，所以平衡向体积减小的方向移动，即正反应方向移动，
故答案为：正方向；在压强很大的情况下，压强对固体、液体都会受到影响，平衡向物质的量少的方向移动；
（4）1mol硅燃烧放出热量为：4mol×285.8kJ/mol×75%=-857.4kJ，所以热化学方程式Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H=-857.4kJ/mol，
故答案为：Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H=-857.4kJ/mol；
（5）硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，方程式为：Si+2OH^-+H₂O=SiO₃^2-+2H₂↑；收集到0.1mol气体，所以消耗硅的物质的量为0.05mol，此时生成硅酸钠为0.05mol，二氧化硅的物质的量为：

20-0.05×28-11.4

60

=0.12mol，所以c（Na₂SiO₃）=

(0.05+0.12)mol

1L

=0.17mol/l，
故答案为：Si+2OH^-+H₂O=SiO₃^2-+2H₂↑；0.17mol/l．

点评：本题考查化学平衡常数表达式的书写，平衡的移动、离子方程的书写以及根据方程式计算，难度中等．