Question

【題目】（1）對于反應2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。

①343 K時反應的平衡轉(zhuǎn)化率α＝________%。平衡常數(shù)K343 K＝________(保留2位小數(shù))。

②在343 K下：要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是________；要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有________、________。

③比較a、b處反應速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)，計算a處的v正/v逆＝________(保留1位小數(shù))。

（2）不同溫度下水的離子積常數(shù)如表所示：

t/℃	0	10	20	25	40	50	100
Kw/10-14	0.114	0.292	0.681	1.01	2.92	5.47	55.0

①請用文字解釋隨溫度升高水的離子積增大的原因_______________；

②10℃時純水的電離平衡常數(shù)為_________；計算100℃時純水中電離產(chǎn)生的氫離子濃度為__________________。

Answer 1

【答案】22 0.02 及時移去產(chǎn)物 改進催化劑 提高反應物壓強(濃度) 大于 1.3 水電離吸熱，升高溫度電離平衡正移 5.3×10-17 7.4×10-7mol/L

【解析】

（1）①由于反應為吸熱反應，升高溫度，平衡右移；由反應的平衡常數(shù)K= c(SiH2Cl2)c(SiCl4)/c2(SiHCl3)計算；

②因該反應為氣體體積不變的吸熱反應，減小生成物濃度，平衡右移；增大反應物濃度或增大壓強、使用合適的催化劑等措施能加快反應速率，縮短達到平衡的時間；

③反應溫度越高，化學反應速率越快；由K=K正/K逆=0.02，再由a點SiHCl3轉(zhuǎn)化率為20%計算各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)，最后由公式計算v正/v逆；

（2）①水的電離是吸熱反應，升高溫度促進電離；

②一定溫度下，純水的電離平衡常數(shù)Ka=Kw/55.6mol/L，純水中電離產(chǎn)生的氫離子濃度c(H+)=。

（1）①由于反應為吸熱反應，升高溫度，平衡右移，SiHCl3轉(zhuǎn)化率增大，則a為343K時的轉(zhuǎn)化率曲線，b為323K時的轉(zhuǎn)化率曲線，由圖可知343K時，SiHCl3轉(zhuǎn)化率為22%；若起始SiHCl3的濃度為x，則平衡時SiHCl3的濃度為0.78x，SiH2Cl2和SiCl4的濃度均為0.11x，故反應的平衡常數(shù)K= c(SiH2Cl2)c(SiCl4)/c2(SiHCl3)=（0.11x）×（0.11x）/(0.78x)2≈0.02，故答案為：22；0.02；

②因該反應為氣體體積不變的吸熱反應，若在343K下，提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率的措施為及時移去產(chǎn)物減小生成物的濃度；縮短達到平衡的時間，可以采取增大反應物濃度、增大壓強、使用合適的催化劑等措施，故答案為：及時移去產(chǎn)物；增大反應物濃度或增大壓強；使用合適的催化劑；

③a點的反應溫度高于b點，溫度越高反應速率越快，a點的反應速率相大于b點；由化學平衡常數(shù)可知，K正/K逆=0.02，由a點SiHCl3轉(zhuǎn)化率為20%，可得SiHCl3、SiH2Cl2和SiCl4的物質(zhì)的量分別為0.8x、0.1x和0.1x，物質(zhì)的量分數(shù)分別為80%、10%和10%，則v正/v逆=0.02× 64≈1.3，故答案為：大于；1.3；

（2）①水的電離是吸熱反應，升高溫度促進電離，所以水的離子積常數(shù)隨著溫度的升高而增大，故答案為：水電離吸熱，升高溫度后平衡正向移動；

②1L水的物質(zhì)的量=1000g/18g/mol=55.6mol，10℃時純水的電離平衡常數(shù)Ka=Kw/55.6mol/L

=(0.292×10-14)/55.6=5.3×10-17；100℃時純水中電離產(chǎn)生的氫離子濃度c(H+)===7.4×10-7mol/L，故答案為：5.3×10-17；7.4×10-7mol/L。