三**硅(SiHCl3)是制备硅*、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无...
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三**硅(SiHCl3)是制备硅*、多晶硅的重要原料。回答下列问题:
(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无*透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式
_____________________________________________________。
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
ΔH1=48 kJ·mol-1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)+2SiHCl3(g)
ΔH2=-30 kJ·mol-1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH为____kJ·mol-1。
(3)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱**离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343 K时反应的平衡转化率α=________%。平衡常数K343 K=________(保留2位小数)。
②在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是________;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有________、________。
③比较a、b处反应速率大小:va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,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a处的=________(保留1位小数)。
【回答】
解析:(1)SiHCl3遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,结合原子守恒推知SiHCl3与水蒸气反应除生成(HSiO)2O外,还生成HCl,化学方程式为2SiHCl3+3H2O===(HSiO)2O+6HCl。
(2)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②,根据盖斯定律,由①×3+②可得:4SiHCl3(g)===SiH4(g)+3SiCl4(g),则有ΔH=3ΔH1+ΔH2=3×48 kJ·mol-1+(-30 kJ·mol-1)=114 kJ·mol-1。
(3)温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,曲线a达到平衡的时间短,则曲线a代表343 K时SiHCl3的转化率变化,曲线b代表323 K时SiHCl3的转化率变化。
①由题图可知,343 K时反应的平衡转化率α=22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 mol·L-1,则有
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始浓度/mol·L-1 1 0 0
转化浓度/mol·L-1 0.22 0.11 0.11
平衡浓度/mol·L-1 0.78 0.11 0.11
则343 K时该反应的平衡常数K343 K==≈0.02。
②在343 K时,要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是及时移去产物,使平衡向右移动;要缩短反应达到平衡的时间,需加快化学反应速率,可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。
③温度越高,反应速率越快,a点温度为343 K,b点温度为323 K,故反应速率:va>vb。反应速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,则有v正=k正x2SiHCl3,v逆=k逆xSiH2Cl2xSiCl4,343 K下反应达到平衡状态时v正=v逆,即k正x2SiHCl3=k逆xSiH2Cl2xSiCl4,此时SiHCl3的平衡转化率α=22%,经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11,则有k正×0.782=k逆×0.112,=≈0.02。a处SiHCl3的平衡转化率α=20%,此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1,则有==×=0.02×≈1.3。
*:(1)2SiHCl3+3H2O===(HSiO)2O+6HCl
(2)+114 (3)①22 0.02 ②及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) ③大于 1.3
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题
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