Question

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

（1）從反應開始到平衡，v(SiCl4)=_______

（2）該反應的平衡常數表達式為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Si足量)，當反應再次達到平衡時，與原平衡相比較，H2的體積分數將____(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，a、b表示不同的壓強，則壓強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，根據平衡時H2與SiHCl3物質的量濃度，求出的起始H2物質的量以及2分鐘時轉化的物質的量，在根據v(H2)=計算出氫氣的反應速率，最后根據反應速率之比等于系數之比求出v(SiCl4)；

(2)根據反應的平衡常數等于生成物各物質的濃度的冪次方之積比反應物各物質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，說明平衡向正反應方向移動，正反應方向即為吸熱方向；

(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的體積分數將減小；

(4)根據(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。

(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，根據反應速率之比等于系數之比可得v(SiCl4)=v(H2)=0.075molL-1min-1；

(2)根據反應的平衡常數等于生成物各物質的濃度的冪次方之積比反應物各物質的濃度的冪次方之積，K=；溫度升高，K值增大，說明平衡向正反應方向移動，正反應方向即為吸熱方向，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的體積分數將減小；故答案：減小；
(4)根據(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；

(5)平衡后，將容器的體積縮為10L，如果平衡不移動H2的物質的量濃度變成原來的2倍即×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的物質的量濃度還要減小，但根據勒夏特列原理，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，平衡向正反應的方向移動，H2的體積分數減小，則說明a＞b。