题目内容
用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率．工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4（g）+2N2（g）+6H2（g）| △ |
（1）SiCl4的平均反应速率为
（2）平衡后，若改变温度，混合气体的平均相对分子质量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是
A．该反应在任何温度下可自发进行
B．若混合气体的总质量不变，表明上述反应己达到平衡状态
C、其他条件不变，增大Si3N4的物质的量，平衡向左移动
D．按3：2：6的物质的量比增加反应物，SiC14（g）的转化率降低
（3）下表为不同温度下该反应的平衡常数，其他条件相同时，在
“T3”）温度下反应达到平衡所需时间最长：
| 温度T | T1 | T2 | T3 |
| 平衡常数K | 1.2 | 2.5 | 10 |
x mol/L，c （HCl）=0.3mol/L和足量Si3N4 （s），若要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，x的取值
范围为
（4）该反应的原子利用率为
（5）工业上制备SiCl4的反应过程如下：
①SiO2（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），△H═akJ/mol
②Si（s）+2Cl2（g）═SiCl4（l），△H=bkJ/mol
③SiCl4（g）═SiCl4（l），△H═ckJ/mol
写出二氧化硅、焦炭与Cl 2在高温下反应生成气态SiC14和一氧化碳的热化学方程式
考点：化学平衡的计算,热化学方程式,反应速率的定量表示方法,化学平衡状态的判断
专题：化学平衡专题
分析：（1）固体的质量增加了2.80g为Si3N4的质量，根据n=
计算其物质的量，根据方程式计算消耗SiCl4的物质的量，再根据v=
计算v（SiCl4）；
（2）平衡向正反应方向移动时，混合气体总质量减小，混合气体总物质的量增大，混合气体的平均相对分子质量减小，由图可知，随温度升高，气体的平均相对分子质量增大，说明升温时平衡逆向移动，正反应为放热反应，结合外界条件对平衡移动影响及利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来分析；
（3）温度越低，反应速率越慢，到达平衡时间越长；据Q与K的数值比较判断反应方向；
（4）原子利用率=（目标产物总量/按化学方程式计算生成物总量）×100%；
（5）利用已知热化学方程式和盖斯定律书写．
| m |
| M |
| ||
| △t |
（2）平衡向正反应方向移动时，混合气体总质量减小，混合气体总物质的量增大，混合气体的平均相对分子质量减小，由图可知，随温度升高，气体的平均相对分子质量增大，说明升温时平衡逆向移动，正反应为放热反应，结合外界条件对平衡移动影响及利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量来分析；
（3）温度越低，反应速率越慢，到达平衡时间越长；据Q与K的数值比较判断反应方向；
（4）原子利用率=（目标产物总量/按化学方程式计算生成物总量）×100%；
（5）利用已知热化学方程式和盖斯定律书写．
解答：
解：（1）固体的质量增加了2.80g为Si3N4的质量，其物质的量
=0.02mol，根据方程式可知消耗SiCl4的物质的量=0.02mol×3=0.06mol，故v（SiCl4）=
=0.015mol/（L．min），
故答案为：0.015mol/（L．min）；
（2）A．由图可知，随温度升高，气体的平均相对分子质量增大，说明正反应为放热反应，即△H＜0，反应的△S＞0，△H-T△S＜0时反应能够自发进行，所以任何温度下反应都能够自发进行，故A正确；
B．Si3N4是固体，随反应进行混合气体的总质量减小，若混合气体的总质量不变，表明上述反应己达到平衡状态，故B正确；
C．Si3N4是固体，增大其物质的量，不影响平衡移动，故C错误；
D．按3：2：6的物质的量比增加反应物，相当于增大氢气浓度，SiC14（g）的转化率升高，故D错误；
故答案为：AB；
（3）正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故温度T1＞T2＞T3，温度越低，反应速率越慢，到达平衡时间越长，即温度T3达到平衡时间最长；Q=
＜K=1.2时，平衡逆向移动，0≤x＜0.15时符合，故答案为：T3；0≤x＜0.15；
（4）原子利用率=（目标产物总量/按化学方程式计算生成物总量）×100%，故该反应原子利用率=[（28×3+14×4）÷（28×3+14×4+36.6×12）]×100%=24.22%，
故答案为：24.22%；
（5）已知
①SiO2（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），△H═akJ/mol
②Si（s）+2Cl2（g）═SiCl4（l），△H=bkJ/mol
③SiCl4（g）═SiCl4（l），△H═ckJ/mol
据盖斯定律，①+②-③得：SiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）═SiCl4（g）+2CO（g）△=（a+b-c）KJ/mol，故答案为：SiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）═SiCl4（g）+2CO（g）△=（a+b-c）KJ/mol．
| 2.8g |
| 140g/mol |
| ||
| 2min |
故答案为：0.015mol/（L．min）；
（2）A．由图可知，随温度升高，气体的平均相对分子质量增大，说明正反应为放热反应，即△H＜0，反应的△S＞0，△H-T△S＜0时反应能够自发进行，所以任何温度下反应都能够自发进行，故A正确；
B．Si3N4是固体，随反应进行混合气体的总质量减小，若混合气体的总质量不变，表明上述反应己达到平衡状态，故B正确；
C．Si3N4是固体，增大其物质的量，不影响平衡移动，故C错误；
D．按3：2：6的物质的量比增加反应物，相当于增大氢气浓度，SiC14（g）的转化率升高，故D错误；
故答案为：AB；
（3）正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故温度T1＞T2＞T3，温度越低，反应速率越慢，到达平衡时间越长，即温度T3达到平衡时间最长；Q=
| [HCl]12 |
| [SiCl]3?[N2]2?[H2]6 |
（4）原子利用率=（目标产物总量/按化学方程式计算生成物总量）×100%，故该反应原子利用率=[（28×3+14×4）÷（28×3+14×4+36.6×12）]×100%=24.22%，
故答案为：24.22%；
（5）已知
①SiO2（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g），△H═akJ/mol
②Si（s）+2Cl2（g）═SiCl4（l），△H=bkJ/mol
③SiCl4（g）═SiCl4（l），△H═ckJ/mol
据盖斯定律，①+②-③得：SiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）═SiCl4（g）+2CO（g）△=（a+b-c）KJ/mol，故答案为：SiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）═SiCl4（g）+2CO（g）△=（a+b-c）KJ/mol．
点评：本题考查化学反应速率计算、外界条件对平衡移动影响、平衡常数影响因素、原子利用率的计算等，题目难度中等，注重对常考知识点的考查，能较好的体现学生分析解答问题的能力．
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