Question

SiCl₄在室温下为无色液体，易挥发，有强烈的刺激性。把SiCl₄先转化为SiHCl₃，再经氢气还原生成高纯硅。一定条件下，在20L恒容密闭容器中发生SiCl₄转化为SiHCl₃ 的反应：3SiCl₄(g)＋2H₂(g)＋Si(s)4SiHCl₃(g)　ΔH＝Q kJ·mol^－1。2 min后达到平衡，H₂与SiHCl₃的物质的量浓度分别为0.1 mol·L^－1和0.2 mol·L^－1。

（1）从反应开始到平衡，v(SiCl₄)＝                    。

（2）该反应的平衡常数表达式为K＝                          ，温度升高，K值增大，则Q      0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（3）若平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl₄和H₂(假设Si足量)，当反应再次达到平衡时，与原平衡相比较，H₂的体积分数将           (填“增大”、“减小”或“不变”)。

（4）原容器中，通入H₂的体积(标准状况下)为             。

（5）平衡后，将容器的体积缩为10 L，再次达到平衡时，

H₂的物质的量浓度范围为                    。

Answer 1

【知识点】化学反应速率、化学平衡的移动 G1  G2  G5

【答案解析】

(1)0.075 mol·L^－1·min^－1        (2)　；＞    　(3)减小    　(4)89.6 L

(5)0.1 mol·L^－1＜c(H₂)＜0.2 mol·L^－1　                   

  解析：(1)根据同一反应的同一速率，速率比等于方程式的系数比：v(SiCl₄)＝3/4v(SiCl₃)＝mol·L^－1·min^－1  

(2)利用平衡常数的定义写出，注意反应物中硅为固体。温度升高，K值增大，说明平衡正向移动，正方向是吸热的，Q＞0。

(3)平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl₄和H₂(假设Si足量)，相当于加压，由于加压平衡正向移动，所以当反应再次达到平衡时，与原平衡相比较，H₂的体积分数将减小。

（4）平衡，H₂与SiHCl₃的物质的量浓度分别为0.1 mol·L^－1和0.2 mol·L^－1，根据方程式知氢气的浓度减小了0.2 mol·L^－1÷2=0.1 mol·L^－1，所以开始氢气的浓度为0.1mol·L^－1+0.1mol·L^－1=0.2mol·L^－1，原容器中，通入H₂的体积(标准状况下)为：0.2mol·L^－1×20L×22.4L/mol=89.6 L

平衡后，将容器的体积缩为10 L，再次达到平衡时，

（5）平衡后，将容器的体积缩为10 L，假设平衡不移动c(H₂)=0.2 mol·L^－1，但由于加压平衡右移c(H₂)＜0.2 mol·L^－1，根据勒夏特列原理c(H₂)＞0.1mol·L^－1

  所以H₂的物质的量浓度范围为0.1 mol·L^－1＜c(H₂)＜0.2 mol·L^－1

【思路点拨】本题考查化学反应速率、化学平衡的移动，计算式要认真，关键是理解平衡移动原理。