题目内容
| △ |
(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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