Question

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）?4SiHCl₃（g）△H=Q kJ?mol^-1．2min后達到平衡，H₂與SiHCl₃的物質的量濃度分別為0.1mol?L^-1和0.2mol?L^-1．
（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

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，在根據則則v（H₂）=

△C(H 2)

△t

，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��；
（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，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．

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，根據反應速率之比等于系數之比可得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=

C 4(SiHCl3)

C 3(SiCl 4)C 2(H 2)

；溫度升高，K值增大，說明平衡向正反應方向移動，正反應方向即為吸熱方向，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��；
（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，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：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，平衡向正反應的方向移動，H₂的體積分數減小，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．