Question

【題目】甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料�；卮鹣铝袉栴}：

(1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產SiHCl3時伴隨發(fā)生的反應有：

Si(s)＋4HCl(g)= SiCl4(g)＋2H2(g) H＝-241kJ/mol

SiHCl3(g)＋HCl(g)=SiCl4(g)＋H2(g) H＝-31kJ/mol

以硅粉和氯化氫氣體生產SiHCl3的熱化學方程式是____________________________。

(2)工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應后得甲硅烷及兩種鹽。該反應的化學方程式為_________________。

(3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)為歧化制甲硅烷過程的關鍵步驟，此反應采用一定量的PA100催化劑，在不同反應溫度下測得SiHCl3的轉化率隨時間的變化關系如圖所示。

①353.15K時，平衡轉化率為_________，反應的平衡常數(shù)K＝________（保留3位小數(shù)）。該反應是________反應（填“放熱”“吸熱”）。

②323.15K時，要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有_________、__________。

③比較a、b處反應速率的大�。�va_____vb （填“＞”“＜”或“＝”）。已知反應速率v正＝，v逆＝，k1、k2分別是正、逆反應的速率常數(shù)，與反應溫度有關，x為物質的量分數(shù)，則在353.15K時＝________（保留3位小數(shù)）。

Answer 1

【答案】Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g) H＝-210kJ/mol SiCl4＋LiAlH4=SiH4＋LiCl＋AlCl3 24% 0.025 吸熱 改進催化劑 增大壓強或提高反應物濃度 ＞ 0.025

【解析】

（1）由蓋斯定律，①-②得硅粉和氯化氫氣體生產SiHCl3的熱化學方程式：Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g) H＝-210kJ/mol；

（2）題目信息：四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）反應后得甲硅烷及兩種鹽，氫化鋁鋰中有兩種金屬元素，剛好成兩種鹽LiCl、AlCl3 ，方程式為：SiCl4＋LiAlH4=SiH4＋LiCl＋AlCl3；

（3）①由圖可知353.15K時，最大轉化率24%，則平衡轉化率為24%；

反應的平衡常數(shù)計算：設起始SiHCl3濃度為1mol/L，根據(jù)三段式找到達到平衡各物質濃度， ；

由圖可知：溫度升高，該平衡轉化率增大，升溫平衡正向移動，則正向是吸熱反應。

②323.15K時，要縮短反應達到平衡的時間即加快反應速率，可采取的措施有改進催化劑、增大壓強或提高反應物濃度；

③a、b兩處轉化率相同，說明消耗的SiHCl3等量的，但a的時間比b的短，a的反應速率快，故va>vb；

已知反應速率v正＝，v逆＝，達到平衡時v正＝v逆，即＝，變形得=，由圖可知353.15K時，平衡轉化率為24%，則在353.15K時＝K＝0.025。