Question

【題目】已知：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH＝Q kJ·mol－1，其平衡常數隨溫度變化如表所示：

溫度/k	323	343	400
平衡常數	0.01	0.02	1

在323K和343K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。

請回答下列問題：

（1）該反應的Q___0(填“＞”或“＜”)。

（2）代表323K曲線的是___(填a或b)

（3）在400K下，要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有___、___。

（4）已知2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)的反應速率v＝v正－v逆，其中v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數，x為物質的量分數，計算a處＝___。

（5）TK時在體積為10L的反應器中，通入一定量的SiH2Cl2(g)和SiCl4(g)，發生上述反應，SiH2Cl2(g)和SiCl4(g)濃度變化如圖所示，則0～4 min時平均反應速率v(SiCl4(g))＝___。

Answer 1

【答案】＞ b 改進催化劑 提高反應物濃度（或壓強） 1.28 0.03mol·L-1·min-1

【解析】

(3)要縮短反應達到平衡的時間，需要提高反應速率，而影響反應速率的因素主要有溫度、濃度、壓強及催化劑等；

(4)反應速率v＝v正－v逆，其中v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數，由平衡時正逆反應速率相等，可得出=K(平衡常數)，再結合此溫度下的平衡狀態，計算出平衡常數K即可計算a處；

(5)根據圖象中SiCl4(g)的濃度變化及v=計算0～4min時平均反應速率v(SiCl4(g))。

(1)由圖表可知，隨著溫度的升高，平衡常數增大，說明升高溫度，平衡正向移動，即正反應為吸熱反應，該反應的Q＞0；

(2)溫度越高，反應速率越快，達到平衡所需要的時間越短，則a曲線代表343K曲線，b曲線代表 323K曲線；

(3)在400K下，要縮短反應達到的時間，應增大反應速率，則在溫度不變的條件下可采取的措施是：增大壓強、使用催化劑或增大反應物的濃度等；

(4)由圖象可知，a點時轉化率為20%，設起始時SiHCl3的物質的量為nmol，此時

2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

起始物質的量(mol) n 0 0

變化物質的量(mol) 0.2n 0.1n 0.1n

終態物質的量(mol) 0.8n 0.1n 0.1n

則：xSiHCl3==0.8，x SiH2Cl2=x SiCl4=0.1；

反應速率v＝v正－v逆，其中v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數，則a點時v正＝k正x2SiHCl3=0.82k正，v逆＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4=0.1×0.1k逆=0.01 k逆，由平衡時正逆反應速率相等，可得出=K(平衡常數)，則a處===0.02=1.28；

(5)由圖示可知SiCl4(g)在0～4 min時變化的物質的量濃度為0.20mol·L-1-0.08mol·L-1=0.12mol·L-1，則平均反應速率v(SiCl4(g))＝=0.03mol·L-1·min-1。