Question

【題目】SiCl4在室溫下為無色液體，易揮發(fā)，有強(qiáng)烈的刺激性。把SiCl4先轉(zhuǎn)化為SiHCl3，再經(jīng)氫氣還原生成高純硅。一定條件下，在20L恒容密閉容器中發(fā)生SiCl4轉(zhuǎn)化為SiHCl3的反應(yīng)：3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)SiHCl3(g)，△H=QkJmol-1，2min后達(dá)到平衡，H2與SiHCl3的物質(zhì)的量濃度分別為0.1mol/L和0.2mol/L。

（1）從反應(yīng)開始到平衡，v(SiCl4)=_______

（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=_______，溫度升高,K值增大，則Q__0(填“>”、“<”或“=”)。

（3）若平衡后再向容器中充入與起始時等量的SiCl4和H2(假設(shè)Si足量)，當(dāng)反應(yīng)再次達(dá)到平衡時，與原平衡相比較，H2的體積分?jǐn)?shù)將____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（4）原容器中，通入H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為_________

（5）平衡后，將容器的體積縮為10L，再次達(dá)到平衡時,H2的物質(zhì)的量濃度范圍為__________

（6）圖中x軸表示溫度，y軸表示平衡混合氣中H2的體積分?jǐn)?shù)，a、b表示不同的壓強(qiáng)，則壓強(qiáng)a____b(填“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】0.075mol/（L·min） ＞ 減小 89.6L 0.1mol/L<c（H2)<0.2mol/L ＞

【解析】

(1)利用三段分析法，根據(jù)平衡時H2與SiHCl3物質(zhì)的量濃度，求出的起始H2物質(zhì)的量以及2分鐘時轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，在根據(jù)v(H2)=計算出氫氣的反應(yīng)速率，最后根據(jù)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比求出v(SiCl4)；

(2)根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)等于生成物各物質(zhì)的濃度的冪次方之積比反應(yīng)物各物質(zhì)的濃度的冪次方之積，注意純固體或者純液體不列出；溫度升高，K值增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)方向即為吸熱方向；

(3)若平衡后再向容器中充入與起始時等量的SiCl4和H2(假設(shè)Si足量)，等效于先將容器擴(kuò)大一倍，在壓縮增大壓強(qiáng)平衡向著體積減小的方向移動即正方向移動，故H2的體積分?jǐn)?shù)將減��；

(4)根據(jù)(1)三段分析法進(jìn)行計算；

(5)平衡后，將容器的體積縮為10L，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡要向正方向移動進(jìn)行判斷；

(6)由圖象曲線的變化特點(diǎn)可知，采用“定一儀二”法討論。

(1)由方程式可知

3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)

起始量(mol) n 0

變化量(mol) 2x 4x

平衡量(mol) n-2x 4x

4x=0.2mol/L×20L=4mol，x=1mol；n-2x=0.1mol/L×20L=2mol，n=4mol，則v(H2)===0.05molL-1min-1，根據(jù)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比可得v(SiCl4)=v(H2)=0.075molL-1min-1；

(2)根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)等于生成物各物質(zhì)的濃度的冪次方之積比反應(yīng)物各物質(zhì)的濃度的冪次方之積，K=；溫度升高，K值增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)方向即為吸熱方向，所以Q＞0；

(3)若平衡后再向容器中充入與起始時等量的SiCl4和H2(假設(shè)Si足量)，等效于先將容器擴(kuò)大一倍，在壓縮相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡向著體積減小的方向移動即正方向移動，故H2的體積分?jǐn)?shù)將減��；故答案：減小；
(4)根據(jù)(1)三段分析法計算得，通入H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為4mol×22.4mol/L=89.6L；

(5)平衡后，將容器的體積縮為10L，如果平衡不移動H2的物質(zhì)的量濃度變成原來的2倍即×2=0.2mol/L，但是體積壓縮相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡要向正方向移動進(jìn)行，H2的物質(zhì)的量濃度還要減小，但根據(jù)勒夏特列原理，再減小也會比原來的大；故答案為0.1molL-1＜c(H2)＜0.2molL-1；

(6)由圖象曲線的變化特點(diǎn)可知，采用“定一儀二”法討論，定溫度相同，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)的方向移動，H2的體積分?jǐn)?shù)減小，則說明a＞b。