Question

三氯氢硅(SiHCl₃)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：

(1)SiHCl₃在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇水气时发烟生成(HSiO)₂O等，写出该反应的化学方程式___。

(2)SiHCl₃在催化剂作用下发生反应：

2SiHCl₃(g)=SiH₂Cl₂(g)+SiCl₄(g)      ΔH₁=48kJ·mol^-1

3SiH2Cl₂(g)=SiH₄(g)+2SiHCl₃(g)    ΔH₂=-30kJ·mol^-1

则反应4SiHCl₃(g)=SiH₄(g)+3SiCl₄(g)的ΔH=___kJ·mol^-1。

(3)对于反应2SiHCl₃(g)=SiH₂Cl₂(g)+SiCl₄(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl₃的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343K时反应的平衡转化率α=___%。

②比较a、b处反应速率大小：v_a___v_b(填“大于”“小于”或“等于”)。

Answer

2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl +114 22 大于

【解析】

该反应为非氧化还原反应，由原子守恒进行配平即可；根据盖斯定律，书写热化学方程式；依据图像可以看出343K时反应的平衡转化率，从影响速率条件进行分析。

(1)由题中信息可知，SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇水气时发烟生成(HSiO)2O，该反应为非氧化还原反应，由原子数目守恒进行配平，方程式为2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl，故答案为：2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl；

(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：

2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol-1

3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=−30 kJ·mol-1

把第一个反应乘以3后和第二个反应相加，即可得反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+3SiCl4(g)，由盖斯定律可得其ΔH=3ΔH1+ΔH2=3×48 kJ·mol-1+(−30 kJ·mol-1)=+144kJ·mol-1，故答案为：+144；

(3)①温度越高，反应速率越快，越先达到平衡，所以图像中a点所在的曲线温度高，即为343K下的曲线，从曲线可以看出，平衡时SiHCl3的转化率为22%，故答案为：22；

②a、b两处反应物的转化率相等，所以各物质的浓度相等，而a处温度高于b处温度，温度越高，反应速率越快，所以反应速率：va大于vb，故答案为：大于。