Question

6．用氮化硅（Si₃N₄）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）$\stackrel{高溫}{?}$Si₃N₄（s）+12HCl（g）△H＜0完成下列填空：
（1）在一定溫度下進(jìn)行上述反應(yīng)，若反應(yīng)容器的容積為2L，3min后達(dá)到平衡，測(cè)得固體的質(zhì)量增加了2.80g，則H₂的平均反應(yīng)速率0.02 mol/（L•min）；該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{12}（HCl）}{{c}^{3}（SiC{l}_{4}）•{c}^{2}（{N}_{2}）•{c}^{6}（{H}_{2}）}$．
（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列說法正確的是bd．
a．其他條件不變，壓強(qiáng)增大，平衡常數(shù)K減小
b．其他條件不變，溫度升高，平衡常數(shù)K減小
c．其他條件不變，增大Si₃N₄物質(zhì)的量平衡向左移動(dòng)
d．其他條件不變，增大HCl物質(zhì)的量平衡向左移動(dòng)
（3）一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是ac．
a．3v_逆（N₂）=v_正（H₂）    b．v_正（HCl）=4v_正（SiCl₄）
c．混合氣體密度保持不變  d．c（N₂）：c（H₂）：c（HCl）=1：3：6
（4）若平衡時(shí)H₂和HCl的物質(zhì)的量之比為m/n，保持其它條件不變，降低溫度后達(dá)到新的平衡時(shí)，H₂和HCl的物質(zhì)的量之比＜ m/n（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）固體的質(zhì)量增加了2.80g為Si₃N₄的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算其物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計(jì)算消耗氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算v（H₂）；
平衡常數(shù)為生成物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次數(shù)冪之積與生成物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次數(shù)冪之積的比值；
（2）a．平衡常數(shù)只受溫度影響；
b．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�。�
c．Si₃N₄是固體，增大其物質(zhì)的量，不影響平衡移動(dòng)；
d．增大HCl物質(zhì)的量，平衡向消耗HCl的方向移動(dòng)；
（3）a．根據(jù)速率之比對(duì)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可以確定v_正（H₂）=v_逆（H₂）；
b．都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)自始至終都成立；
c．混合氣體密度保持不變說明混合氣體的總質(zhì)量不變，而平衡移動(dòng)則氣體的質(zhì)量發(fā)生變化；
d．平衡時(shí)濃度關(guān)系與起始濃度有關(guān)、與轉(zhuǎn)化率有關(guān)；
（4）該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，到達(dá)新平衡，H₂的物質(zhì)的量減小，HCl的物質(zhì)的量物質(zhì)的量增大．

解答 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$\frac{2.8g}{140g/mol}$=0.02mol，根據(jù)方程式可知消耗氫氣的物質(zhì)的量=0.02mol×6=0.12mol，故v（H₂）=$\frac{\frac{0.12mol}{2L}}{3min}$=0.02mol/（L．min）；
平衡常數(shù)為生成物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次數(shù)冪之積與生成物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次數(shù)冪之積的比值，故該反應(yīng)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{12}（HCl）}{{c}^{3}（SiC{l}_{4}）•{c}^{2}（{N}_{2}）•{c}^{6}（{H}_{2}）}$，
故答案為：0.02；$\frac{{c}^{12}（HCl）}{{c}^{3}（SiC{l}_{4}）•{c}^{2}（{N}_{2}）•{c}^{6}（{H}_{2}）}$；
（2）a．平衡常數(shù)只受溫度影響，壓強(qiáng)增大，平衡常數(shù)K不變，故a錯(cuò)誤；
b．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．增大HCl物質(zhì)的量，平衡向消耗HCl的方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故d正確，
故答案為：bd；
（3）a．根據(jù)速率之比對(duì)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可以確定v_正（H₂）=v_逆（H₂），說明反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故a正確；
b．都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)自始至終都成立，不能說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．混合氣體密度保持不變說明混合氣體的總質(zhì)量不變，而平衡移動(dòng)則氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，可以說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故c正確；
d．平衡時(shí)濃度關(guān)系與起始濃度有關(guān)、與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤，
故答案為：ac；
（4）該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，到達(dá)新平衡，H₂的物質(zhì)的量減小，HCl的物質(zhì)的量物質(zhì)的量增大，新平衡H₂和HCl的物質(zhì)的量之比＜$\frac{m}{n}$，
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡移動(dòng)等，意在考查學(xué)生的思維能力和分析推理能力，難度中等．