工业上高纯硅可以通过下列反应制取:SiCl4(g)+ 2H2(g) Si (s)+ 4HCl(g) -236kJ
完成下列填空:
(1)在一定温度下进行上述反应,若反应容器的容积为2L,H2的平均反应速率为0.1mol/(L·min),3min后达到平衡,此时获得固体的质量 g。
(2)该反应的平衡常数表达式K= 。可以通过_______使K增大。
(3)一定条件下,在密闭恒容容器中,能表示上述反应一定达到化学平衡状态的是 。
a.2v逆(SiCl4)=v正(H2)
b.断开4molSi-Cl键的同时,生成4molH-Cl键
c.混合气体密度保持不变
d.c(SiCl4):c(H2):c(HCl)=1:2:4
(4)若反应过程如图所示,纵坐标表示氢气、氯化氢的物质的量(mol),横坐标表示时间(min),若整个反应过程没有加入或提取各物质,则第1.5分钟改变的条件是______,第3分钟改变的条件是__________,各平衡态中氢气转化率最小的时间段是_____________ 。
(本题共8分,33题2分,其余1分)
(1)8.4
(2)K=c(HCl)4/c(SiCl4)·c(H2)2,升温。
(3)ac
(4)减压,升温(且加催化剂),1—1.5分钟
题目分析:(1)m(Si)=1/2n(H2)M(Si)=1/2×0.1mol/(L·min)×2L×3miin×28g/mol=8.4g
(2)Si为固体,所以K=c(HCl)4/c(SiCl4)·c(H2)2,因为正反应为吸热反应,升温平衡向右移动,K增大。
(3)a、正、逆速率相等,正确;b、断开4molSi-Cl键说明反应了1molSiCl4,生成4molH-Cl键说明生成4molHCl,都是正反应反应方向,不能说明达到平衡状态;c、混合气体密度保持不变,说明气体质量不变,达到平衡状态,正确;d、各物质的浓度之比与是否平衡无关,错误。
(4)1.5分钟H2物质的量逐渐减小,HCl物质的量逐渐增大,曲线斜率减小,说明平衡向正反应方向移动,化学反应速率变小,所以改变的条件是减小压强;第3分钟平衡向正反应方向移动,化学反应速率变大,改变的条件是升温(且加催化剂);因为两次平衡都是向右移动,所以氢气转化率最小的时间段为第一次平衡时间段:1—1.5分钟。