Question

14．除電解法，工業(yè)煉鎂還可采用硅熱法（Pidgeon法）．即以煅白（CaO•MgO）為原料與硅鐵（含硅75%的硅鐵合金）混合置于密閉還原爐，1200℃下發(fā)生反應(yīng)：2（CaO•MgO）（s）+Si（s）?Ca₂SiO₄ （l）+2Mg（g）
（1）已知還原性：Mg＞Si，上述反應(yīng)仍能發(fā)生的原因是1200℃時反應(yīng)生成的鎂以蒸氣的形式逸出，使平衡向正反應(yīng)方向移動，故能發(fā)生
刪除．
（2）由圖，推測上述反應(yīng)正向為吸熱（填“吸熱”或“放熱”） 反應(yīng)；平衡后若其他條件不變，將還原爐體積縮小一半，則達到新平衡時Mg（g）的濃度將不變（填“升高”、“降低”或“不變”）．
（3）如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應(yīng)達到平衡時，下列說法正確的是bc（填序號）．
a．反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物       b．爐內(nèi)Ca₂SiO₄與CaO•MgO的質(zhì)量比保持不變
c．平衡常數(shù)到達最大值           d．單位時間內(nèi)，n（CaO•MgO）_消耗：n（Ca₂SiO₄）_生成=2：1
（4）若還原爐容積為400m³，原料中煅白質(zhì)量為9.6t，5小時后，測得煅白的轉(zhuǎn)化率為50%，計算這段時間內(nèi)Mg的生成速率0.025 mol/（L•h）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學平衡移動原理來回答；
（2）根據(jù)圖象中Mg的產(chǎn)率隨溫度的變化考慮，根據(jù)平衡常數(shù)來判斷Mg（g）的濃度；
（3）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征分析，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、體積分數(shù)以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；一定條件下若反應(yīng)達到最大限度，說明達到了平衡狀態(tài)；
（4）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$來計算化學反應(yīng)速率．

解答 解：（1）1200℃時發(fā)生反應(yīng)為2（CaO•MgO）（s）+Si（s）?Ca₂SiO₄ （l）+2Mg（g），此時鎂以蒸氣的形式逸出，使平衡向正反應(yīng)方向移動，使得化學反應(yīng)能發(fā)生，
故答案為：1200℃時反應(yīng)生成的鎂以蒸氣的形式逸出，使平衡向正反應(yīng)方向移動，故能發(fā)生；
（2）由圖象可知，溫度越高，Mg的產(chǎn)率增大，說明升高溫度平衡正移，所以正方向為吸熱方向；因為該反應(yīng)的K=C²（Mg），平衡后若其他條件不變，將還原爐體積縮小一半，則溫度沒變所以K不變，所以新平衡時Mg（g）的濃度不變；
故答案為：吸熱；不變；
（3）a．化學平衡是動態(tài)平衡，反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物，則是證明反應(yīng)結(jié)束的，故錯誤；
b．爐內(nèi)Ca₂SiO₄與CaO•MgO的質(zhì)量比保持不變，達到了平衡，故正確；
c．平衡常數(shù)到達最大值，說明各個組分的濃度不隨時間的變化而改變，故正確；
d．單位時間內(nèi)，n（CaO•MgO）_消耗：n（Ca₂SiO₄）_生成=2：1，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故錯誤；
故選bc；
（4）2（CaO•MgO）（s）+Si（s）?Ca₂SiO₄ （l）+2Mg（g）
        192                                                             48
        9.6t×50%                                                    m
m=1.2t，n=50000mol，這段時間Mg的生成速率v=50000mol÷（400×10³）L÷5h=0.025 mol/（L•h）．
故答案：0.025 mol/（L•h）．

點評 本題目綜合考查化學反應(yīng)速率的計算、化學平衡狀態(tài)的判斷，是一道知識的靈活應(yīng)用題目，注意能力的培養(yǎng)是關(guān)鍵，難度大．