Question

SiH₄易自燃，但它可用作除去二氧化碳、制取金刚砂等的试剂。

(1)1956年，英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷(SiH₄)热分解制备多晶硅的方法：SiH₄(g)Si(s)+2H₂(g)△H=－34.4kJ·mol^-1。T℃时，向一体积为1L的恒容密闭容器中通入1mol硅烷发生上述反应。

①达到平衡后，升高温度，平衡______(填“正向”或“逆向”)移动；其他条件不变，再充入一定量的硅烷，硅烷的热分解率_____(填“增大”“减小”或“不变”)。

②T℃时反应达到平衡，生成14．0g硅单质，该反应的化学平衡常数K=______。

(2)①利用SiH₄除去二氧化碳，这是一种“变废为宝”制取CH₃OH的新方法，试写出SiH₄和二氧化碳、水(催化剂存在下)作用生成CH₃OH和另一种常见原子晶体的化学方程式：_______。

②甲醇也可采用煤的气化、液化制取(CO+2H₂CH₃OH)，其中CO和H₂还可用天然气来制取：CO₂(g)+CH₄(g)2CO(g)+2H₂(g)。在某一密闭容器中有浓度均为0.1mol· L^-1的CH₄和CO₂，在一定条件下反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示，则压强p₁_____(选填“大于”或“小于”)p₂。当压强为p₂时，在y点：v(正)_____(选填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。

(3)SiH₄与CH₄在一定条件下反应制得的金刚砂(SiC)纯度高，其主要理由是___________。

Answer

逆向 减小 2 3SiH4 + 4CO2 + 2H2O = 4CH3OH + 3SiO2 小于 大于 生成氢气气体和金刚砂，气体挥发，剩余金刚砂固体

【解析】

(1)①根据升高温度平衡向吸热方向移动分析；其他条件不变，再充入一定量的硅烷，相当于另一个容器达到平衡后再加入到一起，加压平衡来分析平衡移动，分析分解率；②T℃时反应达到平衡，生成14．0g硅单质即0.5mol，算出氢气和硅烷的物质的量，再计算该反应的化学平衡常数。

(2)①SiH4和二氧化碳、水(催化剂存在下)作用生成CH3OH和另一种常见原子晶体即硅或二氧化硅，根据氧化还原反应得出是二氧化硅，再写出反应方程式；②从下到上，转化率增大，则平衡正向移动，则为减小压强，当压强为p2时，在y点转化率要增加，则正向移动。

(3)反应方程式为SiH4 + CH4 = SiC + 4H2，生成金刚砂和氢气，其主要理由是生成氢气气体和金刚砂，气体挥发，剩余金刚砂固体。

(1)①达到平衡后，升高温度，平衡吸热方向移动即逆向移动；其他条件不变，再充入一定量的硅烷，相当于另一个容器达到平衡后再加入到一起，加压平衡逆向移动，因此硅烷的热分解率减小，故答案为：逆向；减小。

②T℃时反应达到平衡，生成14．0g硅单质即0.5mol，生成氢气就为1mol，剩余硅烷0.5mol，该反应的化学平衡常数，故答案为：2。

(2)①SiH4和二氧化碳、水(催化剂存在下)作用生成CH3OH和另一种常见原子晶体即硅或二氧化硅，根据氧化还原反应得出是二氧化硅的化学方程式：3SiH4 + 4CO2 + 2H2O = 4CH3OH + 3SiO2，故答案为：3SiH4 + 4CO2 + 2H2O = 4CH3OH + 3SiO2。

②从下到上，转化率增大，则平衡正向移动，则为减小压强，因此压强p1小于p2。当压强为p2时，在y点转化率要增加，则正向移动，因此：v(正)大于v(逆)，故答案为：小于；大于。

(3)SiH4与CH4在一定条件下反应制得的金刚砂(SiC)纯度高，其反应方程式为SiH4 + CH4 = SiC + 4H2，生成金刚砂和氢气，其主要理由是生成氢气气体和金刚砂，气体挥发，剩余金刚砂固体，故答案为：生成氢气气体和金刚砂，气体挥发，剩余金刚砂固体。