Question

11．在溫度T₀下的2L密閉容器中，加入0.30mol SiC1₄、0.20mol N₂、0.36mol H₂進行反應：3SiCl₄（g）+2N₂（g）+6H₂（g）?Si₃N₄（s）+12HCl（g）2min后達到平衡，測得固體的質量增加了2.80g
（1）SiCl₄的平均反應速率為0.015mol/（L．min）．
（2）平衡后，若改變溫度，混合氣體的平均相對分子質量與溫度的關系如圖所示．下列說法正確的是AB
A．該反應在任何溫度下可自發(fā)進行
B．若混合氣體的總質量不變，表明上述反應己達到平衡狀態(tài)
C．其他條件不變，增大Si₃N₄的物質的量，平衡向左移動
D．v_逆（N₂）=3v_正（H₂），則上述反應己達到平衡狀態(tài)
E．達到平衡狀態(tài)時，反應物不再轉化為生成物
（3）下表為不同溫度下該反應的平衡常數(shù)，其他條件相同時，在T₃（填“T₁”、“T₂”、“T₃”）溫度下反應達到平衡所需時間最長．假設溫度為T₁時向該反應容器中同時加入：（SiC1₄）=0.3mol/L，c（H₂）=0.3mol/L，c（N₂）=x mol/L，c （HCl）=0.3mol/L和足量Si₃N₄ （s），若要使平衡建立的過程中HCl濃度減小，x的取值范圍為0≤x＜0.15．

溫度T	T1	T2	T3
平衡常數(shù)K	1.2	2.5	10

Answer 1

分析 （1）固體的質量增加了2.80g為Si₃N₄的質量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算其物質的量，根據(jù)方程式計算消耗SiCl₄的物質的量，再根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算v（SiCl₄）；
（2）由圖可知，隨溫度升高，SiCl₄（g）的轉化率降低，說明正反應為放熱反應，結合外界條件對平衡移動影響及利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
（3）溫度越低，反應速率越慢，到達平衡時間越長；據(jù)Q與K的數(shù)值比較判斷反應方向．

解答 解：（1）固體的質量增加了2.80g為Si₃N₄的質量，其物質的量$\frac{2.8g}{140g/mol}$=0.02mol，根據(jù)方程式可知消耗SiCl₄的物質的量=0.02mol×3=0.06mol，故v（SiCl₄）=$\frac{\frac{0.06mol}{2L}}{2min}$=0.015mol/（L．min），
故答案為：0.015mol/（L．min）；
（2）A．由圖可知，隨溫度升高，SiCl₄（g）的轉化率降低，說明正反應為放熱反應，即△H＜0，故A正確；
B．Si₃N₄是固體，隨反應進行混合氣體的總質量減小，若混合氣體的總質量不變，表明上述反應己達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．Si₃N₄是固體，增大其物質的量，不影響平衡移動，故C錯誤；
D．降低溫度，平衡向正反應方向移動，混合氣體總質量減小，混合氣體總物質的量增大，混合氣體的平均相對分子質量減小，故D錯誤，
故答案為：AB；
（3）正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小，故溫度T₁＞T₂＞T₃，溫度越低，反應速率越慢，到達平衡時間越長，即溫度T₃達到平衡時間最長；Q=$\frac{[HCl]^{12}}{[SiCl]^{3}•[{N}_{2}]^{2}•[{H}_{2}]^{6}}$＜K=1.2時，平衡逆向移動，0≤x＜0.15時符合，故答案為：T₃；0≤x＜0.15．

點評 本題考查化學反應速率計算、外界條件對平衡移動影響、平衡常數(shù)影響因素，題目難度中等，注重對常考知識點的考查，能較好的體現(xiàn)學生分析解答問題的能力．