Question

常见的电子气体有BCl₃、N₂O、SiH₄及SiHCl₃等。回答下列问题：

(1)气体B₂H₆与氯气混合可生成气态BCl₃，每生成1.0 g BCl₃放出5.9 kJ的热量，该反应的热化学方程式为______。

(2)25^℃时反应  S(s) +H₂(g)⇌H₂S(g)     K_p1=6.0×10⁵

Si(s)+2H₂(g)⇌SiH₄(g)    K_p2=7.8×10⁶

则反应 Si(s)+2H₂S(g)⇌SiH₄(g)+2S(s)   K_p=_____(K_p为以分压表示的平衡常数，下同)。

(3)多晶硅制中发生一系列反应：

(I)4SiHCl₃(g)⇌Si(s)+3SiCl₄(g)+2H₂(g)     △H₁=a kJ /mol

(II)SiCl₄(g)+H₂(g)⇌SiHCl₃(g)+HCl(g)     △H₂=b kJ/mo1

(III)SiCl₂(g)+H₂(g)⇌Si(s)+2HCl(g)     △H₃=c kJ/mo1

①反应SiHCl₃ (g)⇌SiCl₂ (g) +HCl (g)   △H=____kJ/mo1 (用含a、b、c的代数式表示)

②反应(I)(II)(III)的K_p与温度的关系如下图

属于吸热反应的是_________(填I、II或III)；图中M点分压间满足关系：p(SiCl₄)=______(用相关物质的分压p表示)。

(4)一种制取N₂O的方法为 O₂NNH₂(aq)→N₂O(g)+H₂O(1)，该反应的历程如下：

(I)O₂NNH₂(aq)O₂NNH^-(aq) +H⁺(aq)  (快速平衡)

(II)O₂NNH^-(aq) N₂O(g) +OH^-(aq)   (慢)

(III)H⁺(aq)+OH^-(aq) H₂O(1)      (快)

①活化能最大的反应步骤是_________(填I、II或III)。

②已知反应(I)的速率方程v(正)=k₁c(O₂NNH₂)，v(逆)=k _-1 c(O₂NNH^-)•c(H⁺)，(k₁、k _-1分别为正逆反应速率常数，反应(I)达到平衡时，平衡常数K=__________(用k₁、k _-1表示)。

③已知总反应速率方程为v=K ，反应(II)的v(正)=k₂c(O₂NNH^-)，则K=________ (用k₁、k _-1、k₂、k₃表示)

Answer

B2H6(g)+6Cl2(g)=2BCl3(g)+6HCl(g) △H=-1386.5 kJ•mol-1 2.1710-5 a+3b-c I和II II

【解析】

(1)根据质量守恒定律，利用热化学方程式表示的意义，书写该反应的热化学方程式；

(2)将已知的热化学方程式叠加可得待求反应的热化学方程式，根据平衡常数的含义可得叠加反应的化学平衡常数；

(3)①根据盖斯定律将已知热化学方程式叠加，可得待求反应的热化学方程式；

②根据化学平衡常数与温度关系判断反应的热效应；M点是反应II、III的交点，两个反应的化学平衡常数相等，整理可得其数值；

(4)①反应的活化能越大，反应越难进行，反应速率越慢；

②根据反应达到平衡时，正、逆反应速率相等计算该反应的化学平衡常数；

③将反应(I)的速率方程v(正)=k1c(O2NNH2)，v(逆)=k -1 c(O2NNH-)•c(H+)，及总反应速率方程为v=K进行整理，可得K的表达式。

(1)B2H6与Cl2发生取代反应产生BCl3和HCl，每反应产生1.0 g BCl3放出5.9 kJ的热量，则反应产生2 mol BCl3放出热量Q=2 mol×111.5 g/mol×5.9 kJ/mol=1386.5 kJ，所以气体B2H6与氯气混合生成气态BCl3的热化学方程式为：B2H6(g)+6Cl2(g)=2BCl3(g)+6HCl(g) △H=-1386.5 kJ•mol-1；

(3)①S(s) +H2(g)⇌H2S(g)   Kp1==6.0×105，

②Si(s)+2H2(g)⇌SiH4(g)    Kp2==7.8×106，

根据盖斯定律，将②-①×2，整理可得反应 Si(s)+2H2S(g)⇌SiH4(g)+2S(s)，K==2.1710-5；

(3)①(I)4SiHCl3(g)⇌Si(s)+3SiCl4(g)+2H2(g)     △H1=a kJ /mol

(II)SiCl4(g)+H2(g)⇌SiHCl3(g)+HCl(g)     △H2=b kJ/mo1

(III)SiCl2(g)+H2(g)⇌Si(s)+2HCl(g)     △H3=c kJ/mo1

(I)+3×(II)- (III)，整理可得：SiHCl3 (g)⇌SiCl2 (g) +HCl (g) △H=(a+3b-c) kJ/mol；

②根据图象可知：温度升高，I、II的平衡常数增大，说明升高温度，反应I、II的化学平衡正向移动，而升高温度，反应III的化学平衡常数减小，说明升高温度反应III的化学平衡逆向移动。根据平衡移动原理：升高温度化学平衡向吸热反应方向移动，所以反应I、II的正反应为吸热反应，而反应III的正反应为放热反应；对于SiCl4(g)+H2(g)⇌SiHCl3(g)+HCl(g)化学平衡常数Kp(II)=；对于反应III，化学平衡常数Kp(III)=，由于M点是两个反应交点，此时Kp(II)=Kp(III)，所以，整理可得p(SiCl4)=

(4)①由于反应的活化能越大，反应需消耗能量就越多，反应越难进行，化学反应速率就越慢。根据已知条件可知反应(II)化学反应速率最慢，所以活化能最大的反应步骤是II；

②对于反应(I)O2NNH2(aq)O2NNH-(aq) +H+(aq)，化学平衡常数K=，由于v(正)=k1c(O2NNH2)，v(逆)=k -1 c(O2NNH-)•c(H+)，当反应达到平衡时，v(正)=v(逆)，所以k1c(O2NNH2)=k -1 c(O2NNH-)•c(H+)，则K= ；

③总反应速率方程为v=K，由于反应(I)v(正)=k1c(O2NNH2)，v(逆)=k -1 c(O2NNH-)•c(H+)，反应(II)v(正)=k2c(O2NNH-)，所以=K，故K=。