Question

【題目】三氯氫硅（SiHCl3）是生產(chǎn)多晶硅的主要原料．由粗硅制三氯氫硅的反應如下：

	反應的熱化學方程式	平衡常數(shù)（300℃）
主反應	Si（s）+3HCl（g）SiHCl3（g）+H2（g）△H=﹣210kJmol﹣1	K1（molL﹣1）﹣1
副反應	Si（s）+4HCl（g）SiHCl4（g）+2H2（g）△H=﹣240kJmol﹣1	K2（molL﹣1）﹣1

回答下列問題：
（1）寫出SiHCl3的結(jié)構(gòu)式 ．
（2）SiHCl3 ， 在NaOH溶液中劇烈反應放出H2 ， 該反應的化學方程式為 ．
（3）硅的平衡轉(zhuǎn)化率與投料比 的關系如圖，則圖中溫度T1、T2、T3的大小順序為 ．

（4）平衡時， 的值a隨著 的值b的變化而變化．則 =（用含Kl、K2的代數(shù)式表示）；根據(jù)關系式，工業(yè)上用H2適當稀釋HCl來提高SiHCl3的純度． 請用平衡移動原理加以解釋 ．
（5）也可用H2還原SiCl4來制取SiHCl3 ． 300℃時該反應的熱化學方程式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O
（3）T1＞T2＞T3
（4）；通入H2后兩個平衡均逆向移動，但對副反應影響更大，所得產(chǎn)物中副產(chǎn)物的含量減小，所以SiHCl3的純度提高
（5）H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H=+30kJ?mol﹣1
【解析】（1）碳元素與硅元素在同一主族，根據(jù)三氯甲烷的結(jié)構(gòu)式書寫三氯硅烷結(jié)構(gòu)式為 ，所以答案是： ；（2）SiHCl3 ， 中H為+1價，Cl為﹣1價，故硅為+2價，根據(jù)氧化還原化合價升價守恒、質(zhì)量守恒書寫反應為：SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O， 所以答案是：SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O；（3）主反應和副反應均為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，硅的轉(zhuǎn)化率降低，所以答案是：T1＞T2＞T3；（4）根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算， =主反應﹣副反應=K1/K2；根據(jù)影響平衡移動的因素分析，通入H2后兩個平衡均逆向移動，由于副反應在氫氣的比例較主反應大，對副反應影響比主反應更大，副反應中消耗SiHCl4多，所得產(chǎn)物中副產(chǎn)物的含量減小，所以SiHCl3的純度提高，
所以答案是：K1/K2；通入H2后兩個平衡均逆向移動，但對副反應影響更大，所得產(chǎn)物中副產(chǎn)物的含量減小，所以SiHCl3的純度提高；（5）根據(jù)蓋斯定律計算分析300℃時的反應，該式子為①Si（s）+3HCl（g）SiHCl3（g）+H2（g）△H1=﹣210kJmol﹣1②Si（s）+4HCl（g）SiHCl4（g）+2H2（g） ③△H2=﹣240kJmol﹣1；H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H ③為①﹣②，故△H=△H1﹣△H2=+30 kJmol﹣1 ，
所以答案是：H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H=+30 kJmol﹣1 ．
【考點精析】利用化學平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學平衡的計算對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．