Question

SiCl₄在室溫下為無色液體，易揮發(fā)，有強烈的刺激性．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）?4SiHCl₃（g）△H=Q kJ?mol^-1．2min后達到平衡，H₂與SiHCl₃的物質(zhì)的量濃度分別為0.1mol?L^-1和0.2mol?L^-1．
（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），當反應(yīng)再次達到平衡時，與原平衡相比較，H₂的體積分數(shù)將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）原容器中，通入H₂的體積（標準狀況下）為

 

．
（5）平衡后，將容器的體積縮為10L，再次達到平衡時，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的體積分數(shù)，a、b表示不同的壓強，則壓強a

 

b（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（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)則則v（H₂）=

△C(H 2)

△t

，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），等效于先將容器擴大一倍，在壓縮增大壓強平衡向著體積減小的方向移動即正方向移動，故
H₂的體積分數(shù)將減��；
（4）根據(jù)（1）三段分析法進行計算；
（5）平衡后，將容器的體積縮為10L，相當于增大壓強平衡要向正方向移動進行判斷；
（6）由圖象曲線的變化特點可知，采用“定一儀二”法討論，定溫度相同，增大壓強，平衡向正反應(yīng)的方向移動，H₂的體積分數(shù)減小，則說明a＞b．

解答： 解：（1）由    3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）4SiHCl₃（g）
起始量（mol）           n                        0
變化量（mol）           2x       x               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）=

△C(H 2)

△t

=

2mol 20L

2min

=0.05mol?L^-1?min^-1，根據(jù)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比可得v（SiCl₄）=

3

2

v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1
故答案：0.075mol?L^-1?min^-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=

C 4(SiHCl3)

C 3(SiCl 4)C 2(H 2)

；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；
故答案：K=

C 4(SiHCl3)

C 3(SiCl 4)C 2(H 2)

；＞；
（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），等效于先將容器擴大一倍，在壓縮相當于增大壓強平衡向著體積減小的方向移動即正方向移動，故H₂的體積分數(shù)將減小；故答案：減��；
（4）根據(jù)（1）三段分析法計算得，通入H₂的體積（標準狀況下）為4mol×22.4mol/L=89.6L，故答案：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

2mol

20L

×2=0.2mol/L，但是體積壓縮相當于增大壓強平衡要向正方向移動進行，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：0.1mol?L^-1＜c（H₂）＜0.2mol?L^-1；
（6）由圖象曲線的變化特點可知，采用“定一儀二”法討論，定溫度相同，增大壓強，平衡向正反應(yīng)的方向移動，H₂的體積分數(shù)減小，則說明a＞b；故答案：＞．

點評：本題考查化學平衡的計算、化學平衡移動原理，等效平衡的思想等知識．