【題目】多晶硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。以下是由粗硅制備多晶硅的簡(jiǎn)易過(guò)程。
回答下列問(wèn)題:
Ⅰ.硅粉與在300℃時(shí)反應(yīng)生成氣體和,放出熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________。的電子式為__________________。
Ⅱ.將氫化為有三種方法,對(duì)應(yīng)的反應(yīng)依次為:
①
②
③
(1)氫化過(guò)程中所需的高純度可用惰性電極電解溶液制備,寫出產(chǎn)生的電極名稱______(填“陽(yáng)極”或“陰極”),該電極反應(yīng)方程式為________________________。
(2)已知體系自由能變,時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。三個(gè)氫化反應(yīng)的與溫度的關(guān)系如圖1所示,可知:反應(yīng)①能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是____________;相同溫度下,反應(yīng)②比反應(yīng)①的小,主要原因是________________________。
(3)不同溫度下反應(yīng)②中轉(zhuǎn)化率如圖2所示。下列敘述正確的是______(填序號(hào))。
a.B點(diǎn): b.:A點(diǎn)點(diǎn) c.反應(yīng)適宜溫度:℃
(4)反應(yīng)③的______(用,表示)。溫度升高,反應(yīng)③的平衡常數(shù)______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(5)由粗硅制備多晶硅過(guò)程中循環(huán)使用的物質(zhì)除、和外,還有______(填分子式)。
【答案】 陰極 或 1000℃ 導(dǎo)致反應(yīng)②的小 a、c 減小 、
【解析】
I.書寫熱化學(xué)方程式時(shí)一定要標(biāo)注出各物質(zhì)的狀態(tài),要將熱化學(xué)方程式中焓變的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)對(duì)應(yīng)。本題的反應(yīng)溫度需要標(biāo)注為條件;
II.(1)惰性電極電解KOH溶液,實(shí)質(zhì)是電解水,產(chǎn)生氫氣的必為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)。
(2)“看圖說(shuō)話”,將反應(yīng)①的縱、橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)起來(lái)看,即可順利找到最低溫度。影響自由能變的因素主要是焓變和熵變,分析發(fā)現(xiàn)熵變對(duì)反應(yīng)②反而不利,說(shuō)明焓變影響大,為主要影響因素;
(3)據(jù)圖判斷化學(xué)平衡的建立和移動(dòng)是分析的關(guān)鍵。注意時(shí)間是一個(gè)不變的量。
(4)此問(wèn)是蓋斯定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用,對(duì)熱化學(xué)方程式直接進(jìn)行加減即可。
I.參加反應(yīng)的物質(zhì)是固態(tài)的Si、氣態(tài)的HCl,生成的是氣態(tài)的SiHCl3和氫氣,反應(yīng)條件是300℃,配平后發(fā)現(xiàn)SiHCl3的化學(xué)計(jì)量數(shù)恰好是1,由此可順利寫出該條件下的熱化學(xué)方程式:Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) H=-225kJ·mol-1;SiHCl3中硅與1個(gè)H、3個(gè)Cl分別形成共價(jià)單鍵,由此可寫出其電子式為:,注意別漏標(biāo)3個(gè)氯原子的孤電子對(duì);
II.(1)電解KOH溶液,陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生O2、陰極發(fā)生還原反應(yīng)才產(chǎn)生H2;陰極的電極反應(yīng)式可以直接寫成2H++2e-=H2↑,或?qū)懗捎伤秒娮右部梢裕?/span>2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
(2)由題目所給的圖1可以看出,反應(yīng)①(最上面那條線)當(dāng)G=0時(shí),對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)溫度是1000℃;從反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的變化來(lái)看,反應(yīng)①的熵變化不大,而反應(yīng)②中熵是減小的,可見熵變對(duì)反應(yīng)②的自發(fā)更不利,而結(jié)果反應(yīng)②的G更負(fù),說(shuō)明顯然是焓變產(chǎn)生了較大的影響,即H2<H1導(dǎo)致反應(yīng)②的G。▋蓚(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的H,一個(gè)為正值,一個(gè)為負(fù)值,大小比較很明顯);
(3)圖2給的是不同溫度下的轉(zhuǎn)化率,注意依據(jù)控制變量法思想,此時(shí)所用的時(shí)間一定是相同的,所以圖示中A、B、C點(diǎn)反應(yīng)均正向進(jìn)行,D點(diǎn)剛好達(dá)到平衡,D點(diǎn)到E點(diǎn)才涉及平衡的移動(dòng)。在到達(dá)平衡狀態(tài)以前,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,a項(xiàng)正確,B點(diǎn)反應(yīng)正向進(jìn)行,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率;b點(diǎn)錯(cuò)誤,溫度越高,反應(yīng)速率越快,所以E點(diǎn)的正(或逆)反應(yīng)速率均大于A點(diǎn);c項(xiàng)正確,C到D點(diǎn),SiHCl3的轉(zhuǎn)化率較高,選擇此溫度范圍比較合適,在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中還要綜合考慮催化劑的活性溫度。
(4)將反應(yīng)①反向,并與反應(yīng)②直接相加可得反應(yīng)③,所以H3=H2-H1,因H2<0、H1>0,所以H3必小于0,即反應(yīng)③正反應(yīng)為放熱反應(yīng),而放熱反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)隨著溫度的升高而減。
(5)反應(yīng)①生成的HCl可用于流程中粗硅提純的第1步,三個(gè)可逆反應(yīng)中剩余的H2也可循環(huán)使用。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】關(guān)于有機(jī)物a()、b()、c()的說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.a、b、c互為同分異構(gòu)體
B.a、b、c均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C.等物質(zhì)的量a、c與足量氫氣反應(yīng)消耗氫氣的物質(zhì)的量之比是4∶3
D.a、b、c的一氯代物分別有5種、1種、2種(不考慮立體異構(gòu))
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知反應(yīng)mX(g)+nY(g)qZ(g)的△H<0,m+n>q,在恒容密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡
時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A. 通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大,平衡將正向移動(dòng)
B. X的正反應(yīng)速率是Y的逆反應(yīng)速率的m/n倍
C. 降低溫度,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變小
D. 若平衡時(shí)X、Y的轉(zhuǎn)化率相等,說(shuō)明反應(yīng)開始時(shí)X、Y的物質(zhì)的量之比為n:m
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH= -566 kJmol-1
Na2O2(s)+CO2(g) = Na2CO3(s)+1/2O2(g) ΔH= -226 kJmol-1
下列表述正確的是
A.1molCO燃燒時(shí)放出的熱量為283kJmol-1
B.Na2O2(s)+CO(g)=Na2CO3(s)ΔH=-509kJmol-1
C.Na2O2(s)與CO2(g)反應(yīng)放出226kJ熱量時(shí)電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2NA
D.Na2O2和Na2CO3中陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比不同
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】硼氫化鈉(NaBH4)為白色粉末,熔點(diǎn)400℃,容易吸水潮解,可溶于異丙胺(熔點(diǎn):-101℃,沸點(diǎn):33℃),在干燥空氣中穩(wěn)定,吸濕而分解,是無(wú)機(jī)合成和有機(jī)合成中常用的選擇性還原劑。某研究小組采用偏硼酸鈉(NaBO2)為主要原料制備NaBH4,其流程如圖:下列說(shuō)法不正確的是( 。
A.NaBH4中H元素顯+1價(jià)
B.操作③所進(jìn)行的分離操作是蒸餾
C.反應(yīng)①為NaBO2+SiO2+4Na+2H2═NaBH4+2Na2SiO3
D.實(shí)驗(yàn)室中取用少量鈉需要用到的實(shí)驗(yàn)用品有鑷子、濾紙、玻璃片和小刀
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】臭氧在煙氣脫硝中的反應(yīng)為2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)。若此反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,下列選項(xiàng)中有關(guān)圖象對(duì)應(yīng)的分析正確的是( )
A.平衡后升溫,NO2含量降低
B.0~2 s內(nèi),v(O3)=0.2 mol·L-1·s-1
C.v正:b點(diǎn)>a點(diǎn),b點(diǎn):v逆 > v正
D.恒溫,t1時(shí)再充入O3
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】25℃下,向20mL0.1molL-1HA溶液中逐滴加入0.1molL-1NaOH溶液,隨滴入NaOH溶液體積的變化混合溶液的pH的變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.A-的水解常數(shù)約為10-11
B.水的電離程度:e>d>c>b>a
C.c點(diǎn)和d點(diǎn)溶液中均符合c(Na+)=c(A-)
D.b點(diǎn)溶液中粒子濃度關(guān)系:c(A-)>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】C、N、S的氧化物常會(huì)造成一些環(huán)境問(wèn)題,科研工作者正在研究用各種化學(xué)方法來(lái)消除這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境的不利影響。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566kJ/molS(l)+O2(g)=SO2(g) ΔH2=-296kJ/mol
一定條件下,可以通過(guò)CO與SO2反應(yīng)生成S(1)和一種無(wú)毒的氣體,實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________________________。
(2)在500℃下合成甲醇的反應(yīng)原理為:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g);在1L的密閉容器中,充入1mol CO2和3mol H2,壓強(qiáng)為p0 kpa,測(cè)得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。(可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計(jì)算,也可以用平衡分壓Kp代替平衡濃度,計(jì)算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
①0~4min,H2的平均反應(yīng)速率v(H2)=________mol·L1·min1。
②CO2平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)為______________,該溫度下Kp為_________kPa-2_(用含有p0的式子表示,小數(shù)點(diǎn)后保留1位)。
③下列能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2)
B.CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1∶3∶1∶1
C.恒溫恒壓下,氣體的體積不再變化
D.恒溫恒容下,氣體的密度不再變化
④500℃、在2個(gè)容積都是2L的密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器 | 容器甲 | 容器乙 |
反應(yīng)物起始投入量 | 1mol CO2,3mol H2 | 0.5mol CO2,1mol H2 1mol CH3OH,1mol H2O |
CH3OH的平衡濃度/mol·L1 | C1 | C2 |
則乙容器中反應(yīng)起始向________(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進(jìn)行;c1_________(填“>”“<”或“=”)c2。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】向某密閉容器中充入1mol N2和3molH2,一定條件下發(fā)生反應(yīng)N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g),達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.反應(yīng)停止了B.正逆反應(yīng)速率相等
C.N2的濃度為0D.H2的轉(zhuǎn)化率為100%
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