Question

【題目】用氮化硅陶瓷代替金屬制造發(fā)動(dòng)機(jī)的耐熱部件，能大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率．工業(yè)上用化學(xué)氣相沉積法制備氮化硅，其反應(yīng)如下：3SiCl4（g）+2N2（g）+6H2（g） Si3N4（s）+12HCl（g）在溫度T0下的2L密閉容器中，加入0.30mol SiCl4 ， 0.20mol N2.0.36mol H2進(jìn)行上述反應(yīng)，2min后達(dá)到平衡，測(cè)得固體的質(zhì)量增加了2.80g

（1）SiCl4的平均反應(yīng)速率為
（2）平衡后，若改變溫度，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A.該反應(yīng)在任何溫度下可自發(fā)進(jìn)行
B.若混合氣體的總質(zhì)量不變，表明上述反應(yīng)己達(dá)到平衡狀態(tài)
C.其他條件不變，增大Si3N4的物質(zhì)的量，平衡向左移動(dòng)
D.按3：2：6的物質(zhì)的量比增加反應(yīng)物，SiCl4（g）的轉(zhuǎn)化率降低
（3）下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)，其他條件相同時(shí)，在（填“T1”、“T2”、“T3”）溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間最長(zhǎng)：

溫度T	T1	T2	T3
平衡常數(shù)K	1.2	2.5	10

假設(shè)溫度為T1時(shí)向該反應(yīng)容器中同時(shí)加入．c（SiCl4）=0.3mol/L，c（H2）=0.3mol/L，c（N2）=x mol/L，c（HCl）=0.3mol/L和足量Si3N4 （s），若要使平衡建立的過程中HCl濃度減小，x的取值范圍為
（4）該反應(yīng)的原子利用率為
（5）工業(yè)上制備SiCl4的反應(yīng)過程如下：
①SiO2（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），△H═akJ/mol
②Si（s）+2Cl2（g）═SiCl4（l），△H=bkJ/mol
③SiCl4（g）═SiCl4（l），△H═ckJ/mol
寫出二氧化硅、焦炭與Cl 2在高溫下反應(yīng)生成氣態(tài)SiCl4和一氧化碳的熱化學(xué)方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）0.015mol/（L．min）
（2）B
（3）T3；0≤x＜0.15
（4）24.22%
（5）SiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）═SiCl4（g）+2CO（g）△=（a+b﹣c）KJ/mol
【解析】解：（1）固體的質(zhì)量增加了2.80g為Si3N4的質(zhì)量，其物質(zhì)的量 =0.02mol，根據(jù)方程式可知消耗SiCl4的物質(zhì)的量=0.02mol×3=0.06mol，故v（SiCl4）= =0.015mol/（L．min），
所以答案是：0.015mol/（L．min）；（2）A．由圖可知，隨溫度升高，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，反應(yīng)的△S＞0，△H﹣T△S＜0時(shí)反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，所以任何溫度下反應(yīng)都能夠自發(fā)進(jìn)行，故A正確；
B．Si3N4是固體，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體的總質(zhì)量減小，若混合氣體的總質(zhì)量不變，表明上述反應(yīng)己達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．Si3N4是固體，增大其物質(zhì)的量，不影響平衡移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．按3：2：6的物質(zhì)的量比增加反應(yīng)物，相當(dāng)于增大氫氣濃度，SiCl4（g）的轉(zhuǎn)化率升高，故D錯(cuò)誤；
所以答案是：AB；（3）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故溫度T1＞T2＞T3 ， 溫度越低，反應(yīng)速率越慢，到達(dá)平衡時(shí)間越長(zhǎng)，即溫度T3達(dá)到平衡時(shí)間最長(zhǎng)；Q= ＜K=1.2時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，0≤x＜0.15時(shí)符合，所以答案是：T3；0≤x＜0.15；（4）原子利用率=（目標(biāo)產(chǎn)物總量/按化學(xué)方程式計(jì)算生成物總量）×100%，故該反應(yīng)原子利用率=[（28×3+14×4）÷（28×3+14×4+36.6×12）]×100%=24.22%，
所以答案是：24.22%；（5）已知
①SiO2（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），△H═akJ/mol
②Si（s）+2Cl2（g）═SiCl4（l），△H=bkJ/mol
③SiCl4（g）═SiCl4（l），△H═ckJ/mol
據(jù)蓋斯定律，①+②﹣③得：SiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）═SiCl4（g）+2CO（g）△=（a+b﹣c）KJ/mol，所以答案是：SiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）═SiCl4（g）+2CO（g）△=（a+b﹣c）KJ/mol．
【考點(diǎn)精析】掌握反應(yīng)速率的定量表示方法和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷是解答本題的根本，需要知道反應(yīng)速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．