Question

【題目】Ⅰ、晶體硅(熔點(diǎn)1410℃)是良好的半導(dǎo)體材料，由粗硅制純硅過(guò)程如下：

在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中，測(cè)得每生成1.12 kg純硅需吸收a kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_________。

Ⅱ、目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。為探究該反應(yīng)原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3.25 mol H2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)定CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度隨時(shí)間變化如下圖所示：

（1）從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率υ(H2)＝__________ 。

（2）該條件下CO2的轉(zhuǎn)化率為_______。

Ⅲ、下圖是一個(gè)乙醇燃料電池工作時(shí)的示意圖，乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極，一個(gè)是鐵電極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）M極的電極材料為 ___________________。

（2）加入乙醇的鉑電極的電極反應(yīng)式為___________。

（3）在此過(guò)程中乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時(shí)，此時(shí)乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的pH為____________。

Answer 1

【答案】SiCl4(g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g)　ΔH= +0.025a kJ·mol-1 0.225 mol/(L·min) 75% 鐵 C2H5OH－12e- + 16OH- = 2CO32-+ 11H2O 1

【解析】

Ⅰ、1.12kg純硅的物質(zhì)的量為：=40mol，生成40mol硅吸收akJ熱量，則生成1mol硅吸收的熱量為：=0.025akJ，所以四氯化硅氣體與氫氣反應(yīng)生成單質(zhì)硅和氯化氫的熱化學(xué)方程式為：2H2（g）+SiCl4（g）Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJmol-1；

Ⅱ、（1）從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，CO2的平均速率υ（CO2）===0.075mol/（Lmin），υ（H2）=3υ（CO2）=0.225mol/（Lmin）；

（2）該條件下CO2的轉(zhuǎn)化率為；

Ⅲ、堿性乙醇燃料電池為原電池，通入乙醇的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，乙池有外接電源，屬于電解池，根據(jù)裝置圖，N是陽(yáng)極，M是陰極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，則M電極是鐵，N電極是石墨，

（1）通過(guò)以上分析知，M是陰極，N極是陽(yáng)極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，故鐵電極應(yīng)為陰極；

（2）乙醇電極上乙醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：C2H5OH－12e- + 16OH- = 2CO32-+ 11H2O；

（3）n（Ag）==0.04mol，根據(jù)Ag++e-=Ag可知轉(zhuǎn)移電子為0.04mol，陽(yáng)極電極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2↑+4H+，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生氫離子的物質(zhì)的量是0.04mol，則H+濃度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1。