Question

11．在温度T₀下的2L密闭容器中，加入0.30mol SiC1₄、0.20mol N₂、0.36mol H₂进行反应：3SiCl₄（g）+2N₂（g）+6H₂（g）?Si₃N₄（s）+12HCl（g）2min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80g
（1）SiCl₄的平均反应速率为0.015mol/（L．min）．
（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AB
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．v_逆（N₂）=3v_正（H₂），则上述反应己达到平衡状态
E．达到平衡状态时，反应物不再转化为生成物
（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（填“T₁”、“T₂”、“T₃”）温度下反应达到平衡所需时间最长．假设温度为T₁时向该反应容器中同时加入：（SiC1₄）=0.3mol/L，c（H₂）=0.3mol/L，c（N₂）=x mol/L，c （HCl）=0.3mol/L和足量Si₃N₄ （s），若要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，x的取值范围为0≤x＜0.15．

温度T	T1	T2	T3
平衡常数K	1.2	2.5	10

Answer 1

分析 （1）固体的质量增加了2.80g为Si₃N₄的质量，根据n=$\frac{m}{M}$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=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（SiCl₄）；
（2）由图可知，随温度升高，SiCl₄（g）的转化率降低，说明正反应为放热反应，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．

解答 解：（1）固体的质量增加了2.80g为Si₃N₄的质量，其物质的量$\frac{2.8g}{140g/mol}$=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）=$\frac{\frac{0.06mol}{2L}}{2min}$=0.015mol/（L．min），
故答案为：0.015mol/（L．min）；
（2）A．由图可知，随温度升高，SiCl₄（g）的转化率降低，说明正反应为放热反应，即△H＜0，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．降低温度，平衡向正反应方向移动，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，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=$\frac{[HCl]^{12}}{[SiCl]^{3}•[{N}_{2}]^{2}•[{H}_{2}]^{6}}$＜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．

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，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．