Question

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）

高溫

Si₃N₄（s）+12HCl（g）△H＜0
（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1.40g，則SiCl₄的平均反應(yīng)速率為

 

；該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

．
（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列說(shuō)法正確的是

 

．
a．其他條件不變，溫度升高，平衡常數(shù)K減小
b．其他條件不變，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
c．其他條件不變，增大SiCl₄物質(zhì)的量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
d．其他條件不變，增大Si₃N₄物質(zhì)的量，平衡向逆反應(yīng)方向移動(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

 

．
a．v_逆（N₂）=3v_正（H₂）         b．v_正（HCl）=4v_逆（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

，保持其他條件不變，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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）固體的質(zhì)量增加了1.40g，n（Si₃N₄）=

1.40g

140g/mol

=0.01mol，則參加反應(yīng)的SiCl₄為3×0.01mol=0.03mol，以此計(jì)算反應(yīng)速率；平衡常數(shù)為平衡時(shí)生成物濃度冪之比與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（2）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氣體體積增大的反應(yīng)，則加壓平衡逆向移動(dòng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，增大生成物的濃度平衡逆向移動(dòng)，但氮化硅為純固體，改變用量平衡不移動(dòng)；
（3）利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來(lái)分析；
（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1.40g，n（Si₃N₄）=

1.40g

140g/mol

=0.01mol，則參加反應(yīng)的SiCl₄為3×0.01mol=0.03mol，則用SiCl₄表示的反應(yīng)速率為

0.03mol 2L

3min

=0.005mol/（L?min），平衡常數(shù)K=

c12(HCl)

c3(SiCl4)c2(N2)c 6(H2)

；
故答案為：0.005mol/（L?min）；

c12(HCl)

c3(SiCl4)c2(N2)c 6(H2)

；
（2）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氣體體積增大的反應(yīng)，則
a．其他條件不變，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)K減小，故a正確；
b．其他條件不變，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，但溫度不變，平衡常數(shù)K不變，故b錯(cuò)誤；
c．其他條件不變，增大SiCl₄物質(zhì)的量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故c正確；
d．其他條件不變，增大Si₃N₄物質(zhì)的量，平衡不移動(dòng)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：ac；
（3）a．由反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則3v_正（N₂）=v_正（H₂），則3v_逆（N₂）=v_正（H₂），所以v_逆（N₂）=v_正（N₂），則達(dá)到平衡，故a正確；
b．v_正（HCl）=4v_正（SiCl₄），不能確定正逆反應(yīng)速率的關(guān)系，故b錯(cuò)誤；
c．因體積不變，氣體的質(zhì)量在變化，則混合氣體密度保持不變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；
d．c（N₂）：c（H₂）：c（HCl）=1：3：6，取決于反應(yīng)物的起始量及轉(zhuǎn)化程度，不能確定反應(yīng)是否平衡，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＜

m

n

；
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡，意在考查學(xué)生的思維能力和分析、推斷能力，難度中等．