Question

13．自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響．地殼內每加深1km，壓強增大約25000～30000kPa．在地殼內SiO₂和HF存在以下平衡：SiO₂（s）+4HF（g）═SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ
根據題意完成下列填空：
（1）在地殼深處容易有SiF₄、H₂O氣體逸出，在地殼淺處容易有SiO₂沉積．
（2）如果上述反應的平衡常數K值變大，該反應a、d（選填編號）．
a．一定向正反應方向移動    b．在平衡移動時正反應速率先增大后減小
c．一定向逆反應方向移動    d．在平衡移動時逆反應速率先減小后增大
（3）如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，bc（選填編號）．
a．2v_正（HF）=v_逆（H₂O）        b．v（H₂O）=2v（SiF₄）
c．SiO₂的質量保持不變          d．反應物不再轉化為生成物
（4）若反應的容器容積為2.0L，反應時間8.0min，容器內氣體的密度增大了0.12g/L，在這段時間內HF的平均反應速率為0.0010mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ該反應為正反應體積減小的反應，地殼深處和地殼淺處實質是壓強的改變；
（2）化學平衡常數只隨溫度的變化而變化，該反應為放熱反應，平衡常數K值變大說明溫度降低平衡右移；
（3）當反應達到平衡時，正反應速率=逆反應速率且各物質的濃度保持不變，由此分析各個選項；
（4）根據三行式，求HF的變化量，然后根據v=$\frac{△c}{△t}$，進行計算求解．

解答 解：（1）SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ該反應為正反應體積減小的反應，增大壓強，平衡向右移動，有SiF₄（g）逸出，H₂O（g）凝結為水，減小壓強有SiO₂（s）沉淀析出；故在地殼深處容易有SiF₄、H₂O 氣體逸出，在地殼淺處容易有 SiO₂沉積，故答案為：SiF₄、H₂O；SiO₂；
（2）化學平衡常數只隨溫度的變化而變化，該反應為放熱反應，平衡常數K值變大說明溫度降低平衡右移，溫度降低反應速率減小，平衡右移逆反應速率增大，故選：a、d；
（3）當反應達到平衡時，正反應速率=逆反應速率且各物質的濃度保持不變；
a、根據反應速率之比等于系數之比可以得出，v_正（HF）=2v_正（H₂O），當反應達到平衡時，v_正（H₂O）=v_逆（H₂O），因此v_正（HF）=2v_逆（H₂O），因此a錯誤；
b、根據反應速率之比等于系數之比可以得出，不管反應有沒有達到平衡，均有v_正（H₂O）=2v_正（SiF₄），v_逆（H₂O）=2v_逆（SiF₄），當反應達到平衡時，v_正（H₂O）=v_逆（H₂O），v_正（SiF₄）=v_逆（SiF₄），即v_正（H₂O）=2v_逆（SiF₄）或v_逆（H₂O）=2v_正（SiF₄），因此不管反應有沒有達到平衡，v（H₂O）=2v（SiF₄）均成立，故b正確；
c、SiO₂的質量保持不變說明反應已經達到平衡，故c正確；
d、反應達到平衡時正逆反應仍然都在進行，反應物和生成物在互相轉化，只是速率相等，故d錯誤；故選bc；
（4）由容積為2.0L，反應時間8.0min，容器內氣體的密度增大了0.12g/L，
則增加的質量為2.0L×0.12g/L=0.24g，由反應及元素守恒可知，每4molHF反應氣體質量增加28+16×2=60g，
設參加反應的HF的物質量為x，
   SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）△m
              4mol     1mol     2mol      60g
               x                          0.24g
$\frac{4mol}{x}=\frac{60g}{0.24g}$，解得x=0.016mol，
v（HF）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.016mol}{2L}}{8.0min}$=0.0010mol/（L•min）
故答案為：0.0010mol/（L•min）．

點評 化學反應速率和化學平衡是化學基本理論的核心知識，是年年必考的內容，特別是有關化學反應速率和化學平衡的計算及影響因素、化學平衡常數的表達式及其計算是高考的重點．