Question

用氮化硅（Si₃N₄）陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件，能大幅度提高發(fā)動機的熱效率．工業(yè)上用化學氣相沉積法制備氮化硅，其反應如下：
3SiCl₄（g）+2N₂（g）+6H₂（g）

高溫

Si₃N₄（s）+12HCl（g）△H＜0
（1）在一定溫度下進行上述反應，若反應容器的容積為2L，3min后達到平衡，測得固體的質(zhì)量增加了1.40g，則SiCl₄的平均反應速率為

 

；該反應的平衡常數(shù)表達式為

 

．
（2）上述反應達到平衡后，下列說法正確的是

 

．
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，壓強增大，平衡向正反應方向移動
c．其他條件不變，增大SiCl₄物質(zhì)的量，平衡向正反應方向移動
d．其他條件不變，增大Si₃N₄物質(zhì)的量，平衡向逆反應方向移動
（3）一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態(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，降低溫度后達到新的平衡時，H₂和HCl的物質(zhì)的量之比

 

m

n

（填“＞”“=”或“＜”）．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,反應速率的定量表示方法,化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）固體的質(zhì)量增加了1.40g，n（Si₃N₄）=

1.40g

140g/mol

=0.01mol，則參加反應的SiCl₄為3×0.01mol=0.03mol，以此計算反應速率；平衡常數(shù)為平衡時生成物濃度冪之比與反應物濃度冪之積的比；
（2）該反應為放熱反應，氣體體積增大的反應，則加壓平衡逆向移動，升高溫度平衡逆向移動，增大生成物的濃度平衡逆向移動，但氮化硅為純固體，改變用量平衡不移動；
（3）利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
（4）該反應正反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，到達新平衡，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，則參加反應的SiCl₄為3×0.01mol=0.03mol，則用SiCl₄表示的反應速率為

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）該反應為放熱反應，氣體體積增大的反應，則
a．其他條件不變，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小，故a正確；
b．其他條件不變，壓強增大，平衡逆向移動，但溫度不變，平衡常數(shù)K不變，故b錯誤；
c．其他條件不變，增大SiCl₄物質(zhì)的量，平衡向正反應方向移動，故c正確；
d．其他條件不變，增大Si₃N₄物質(zhì)的量，平衡不移動，故d錯誤；
故答案為：ac；
（3）a．由反應速率之比等于化學計量數(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），則達到平衡，故a正確；
b．v_正（HCl）=4v_正（SiCl₄），不能確定正逆反應速率的關系，故b錯誤；
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反應達到平衡，故c正確；
d．c（N₂）：c（H₂）：c（HCl）=1：3：6，取決于反應物的起始量及轉(zhuǎn)化程度，不能確定反應是否平衡，故d錯誤；
故答案為：ac．
（4）該反應正反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，到達新平衡，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：＜．

點評：本題考查化學反應速率與化學平衡，意在考查學生的思維能力和分析、推斷能力，難度中等．