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晶体硅材料是最主要的光伏材料,随当前信息工程的发展,硅主要用于微电子技术。工业上将粗硅氯化、精馏后得到SiCl4和SiHCl3的混合物然后用H2还原得到高纯硅。还原过程中发生的主要反应为:
i.SiCl4(g)+2H2(g)⇌Si(s)+4HCl(g) ΔH1=akJ/mol
ii.SiHCl3(g)+H2(g)⇌Si(s)+3HCl(g) ΔH2=bkJ/mol
回答下列问题:
(1)已知:2SiHCl3(g)⇌SiCl4(g)+SiH2Cl2(g) ΔH3=48kJ/mol,H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的热化学方程式为
2H2(g)+SiCl4(g)=SiH2Cl2(g)+2HCl(g)ΔH=(2a-2b+48)kJ/mol
2H2(g)+SiCl4(g)=SiH2Cl2(g)+2HCl(g)ΔH=(2a-2b+48)kJ/mol

(2)在T1、T2温度下,将1molSiCl4(g)、1molSiHCl3(g)和3molH2(g)加入体积固定的密闭容器中,在催化条件下发生反应i、ii。测得H2的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示。

①T2温度下,反应达到平衡时SiHCl3(g)的转化率
80%
80%

②T2温度下,反应i的标准平衡常数Kθ的计算式为
5
.
6
6
.
6
×
1
.
32
4
0
.
2
6
.
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1
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0
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0
.
6
6
.
6
×
1
.
32
2
。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)⇌gG(g)+hH(g)的Kθ=
p
G
p
θ
g
p
H
p
θ
h
p
D
p
θ
d
p
E
p
θ
e
,其中pθ=106Pa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)
③ΔH2
0(填“>”或“<”),写出推理过程
T2>T1,T2时SiHCl3(g)的转化率为80%,T1温度下SiHCl3(g)的转化率为90%,降低温度,SiHCl3(g)转化率升高,反应ii是放热反应,ΔH2<0
T2>T1,T2时SiHCl3(g)的转化率为80%,T1温度下SiHCl3(g)的转化率为90%,降低温度,SiHCl3(g)转化率升高,反应ii是放热反应,ΔH2<0

④要增大SiCl4(g)的转化率可以采取的措施有
减小压强(或及时移走产物等)
减小压强(或及时移走产物等)
(写其中的一条即可)。
(3)研究发现,反应SiCl4(g)+SiHCl2(g)⇌2SiHCl3(g)的活化能Ea=100kJ/mol。反应的活化能Ea、速率常数k、温度T满足关系:ln
k
T
2
k
T
1
=
E
a
R
1
T
1
-
1
T
2
)=-
Δ
E
a
RT
。已知:R=8.3×10-3kJ/(mol•K);ln10=2.3。
①若T1=300K,通过升高温度到595K,才能满足
k
2
k
1
=108以加快反应速率;
②若T=300K,使用催化剂使活化能降低,满足
k
2
k
1
=108以加快反应速率,Ea应减小。
上述②中Ea应减小
45.8
45.8
kJ/mol(保留1位小数);对比①和②你得到的结论是
生产中提高反应速率,研制催化剂比提高反应温度更有意义
生产中提高反应速率,研制催化剂比提高反应温度更有意义

【答案】2H2(g)+SiCl4(g)=SiH2Cl2(g)+2HCl(g)ΔH=(2a-2b+48)kJ/mol;80%;
5
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6
6
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1
.
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2
;<;T2>T1,T2时SiHCl3(g)的转化率为80%,T1温度下SiHCl3(g)的转化率为90%,降低温度,SiHCl3(g)转化率升高,反应ii是放热反应,ΔH2<0;减小压强(或及时移走产物等);45.8;生产中提高反应速率,研制催化剂比提高反应温度更有意义
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:32引用:3难度:0.5
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:164引用:26难度:0.3
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