Question

据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。

（1）晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式为Si（s）+ O₂（g）═ SiO₂（s）  ΔH = －989.2 kJ•mol^－1，有关键能数据如下表：

化学键	Si-O	O═O	Si-Si
键能 / kJ•mol^－^1	x	498.8	176

已知1 mol Si中含2 mol Si-Si键，1 mol SiO₂中含4 mol Si-O键，则x的值为__________。

（2）假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是______________。

A．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料

B．硅的来源丰富，易于开采，且可再生

C．硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制

D．寻找高效新催化剂，可以使反应SiO₂ + 2 CSi + 2 CO ↑在常温下发生，是硅能源开发利用的关键技术

（3）工业制备纯硅的反应为2 H₂（g）+ SiCl₄（g）═ Si（s）+ 4 HCl（g）  ΔH = + 240.4 kJ•mol^－1，生成的HCl通入100 mL 1 mol•L^－1的NaOH溶液恰好完全被吸收，则上述制备纯硅的反应过程中__________（填“吸收”或“释放”）的热量为__________kJ。

Answer

（1）460 （2）D （3）吸收 6.01

【解析】

试题分析：（1）由1 mol Si中含2 mol Si-Si键、1 molO2中含1 mol O=O键、1 mol SiO2中含4 mol Si-O键、宏观上的ΔH等于微观上断键的总键能减去成键的总键能可知，Si（s）+ O2（g）═ SiO2（s） ΔH = －989.2 kJ•mol－1 = （176 kJ•mol－1 × 2 + 498.8 kJ•mol－1 × 1）－ x kJ•mol－1 × 4，解得：x = 460；（2）A、晶体硅便于运输、贮存，不容易发生爆炸，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料，A正确；B、硅的来源丰富，地壳中含量排在第一位，主要以二氧化硅和硅酸盐等固体形式存在，易于开采，且可再生，B正确；C、硅燃烧放出的热量大，1 mol Si完全燃烧放出989.2 kJ热量，且燃烧产物或二氧化硅对环境污染程度低，容易有效控制，C正确；D、SiO2 + 2 CSi + 2 CO ↑不需要催化剂，因此寻找高效新催化剂，不是硅能源开发利用的关键技术，D错误；（3）先由cV、HCl + NaOH = NaCl + H2O可知，HCl和NaOH的n相等，均为0.1 mol，再由2 H2（g）+ SiCl4（g）═ Si（s）+ 4 HCl（g） ΔH = + 240.4 kJ•mol－1可知，每生成4 mol HCl气体需要吸收240.4 kJ；由HCl气体的物质的量与吸收能量成正比例可知，生成0.1 mol HCl气体需要吸收240.4 kJ = 6.01 kJ。

考点：本题考查焓变与化学键的键能的关系、晶体硅的性质与用途的关系、热化学方程式的含义及反应热的计算。

【名师点睛】我们使用的能量大多来自化学反应释放的能量。化学能通常转化为热能。盖斯定律是化学学习的一个重要的理论。任何化学反应发生都是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。断键吸热，形成化学键放热。反应热就是断裂化学键吸收的热量与形成化学键释放的热量的差值。物质在反应过程中反应热既与物质的状态有关，也与物质的多少有关。