Question

13．自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響．地殼內(nèi)每加深1km，壓強(qiáng)增大約25000～30000kPa．在地殼內(nèi)SiO₂和HF存在以下平衡：SiO₂（s）+4HF（g）═SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ
根據(jù)題意完成下列填空：
（1）在地殼深處容易有SiF₄、H₂O氣體逸出，在地殼淺處容易有SiO₂沉積．
（2）如果上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K值變大，該反應(yīng)a、d（選填編號）．
a．一定向正反應(yīng)方向移動    b．在平衡移動時(shí)正反應(yīng)速率先增大后減小
c．一定向逆反應(yīng)方向移動    d．在平衡移動時(shí)逆反應(yīng)速率先減小后增大
（3）如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，bc（選填編號）．
a．2v_正（HF）=v_逆（H₂O）        b．v（H₂O）=2v（SiF₄）
c．SiO₂的質(zhì)量保持不變          d．反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物
（4）若反應(yīng)的容器容積為2.0L，反應(yīng)時(shí)間8.0min，容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L，在這段時(shí)間內(nèi)HF的平均反應(yīng)速率為0.0010mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ該反應(yīng)為正反應(yīng)體積減小的反應(yīng)，地殼深處和地殼淺處實(shí)質(zhì)是壓強(qiáng)的改變；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)K值變大說明溫度降低平衡右移；
（3）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率且各物質(zhì)的濃度保持不變，由此分析各個(gè)選項(xiàng)；
（4）根據(jù)三行式，求HF的變化量，然后根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，進(jìn)行計(jì)算求解．

解答 解：（1）SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）+148.9kJ該反應(yīng)為正反應(yīng)體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向右移動，有SiF₄（g）逸出，H₂O（g）凝結(jié)為水，減小壓強(qiáng)有SiO₂（s）沉淀析出；故在地殼深處容易有SiF₄、H₂O 氣體逸出，在地殼淺處容易有 SiO₂沉積，故答案為：SiF₄、H₂O；SiO₂；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)K值變大說明溫度降低平衡右移，溫度降低反應(yīng)速率減小，平衡右移逆反應(yīng)速率增大，故選：a、d；
（3）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率且各物質(zhì)的濃度保持不變；
a、根據(jù)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比可以得出，v_正（HF）=2v_正（H₂O），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v_正（H₂O）=v_逆（H₂O），因此v_正（HF）=2v_逆（H₂O），因此a錯(cuò)誤；
b、根據(jù)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比可以得出，不管反應(yīng)有沒有達(dá)到平衡，均有v_正（H₂O）=2v_正（SiF₄），v_逆（H₂O）=2v_逆（SiF₄），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v_正（H₂O）=v_逆（H₂O），v_正（SiF₄）=v_逆（SiF₄），即v_正（H₂O）=2v_逆（SiF₄）或v_逆（H₂O）=2v_正（SiF₄），因此不管反應(yīng)有沒有達(dá)到平衡，v（H₂O）=2v（SiF₄）均成立，故b正確；
c、SiO₂的質(zhì)量保持不變說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，故c正確；
d、反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)正逆反應(yīng)仍然都在進(jìn)行，反應(yīng)物和生成物在互相轉(zhuǎn)化，只是速率相等，故d錯(cuò)誤；故選bc；
（4）由容積為2.0L，反應(yīng)時(shí)間8.0min，容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L，
則增加的質(zhì)量為2.0L×0.12g/L=0.24g，由反應(yīng)及元素守恒可知，每4molHF反應(yīng)氣體質(zhì)量增加28+16×2=60g，
設(shè)參加反應(yīng)的HF的物質(zhì)量為x，
   SiO₂（s）+4HF（g）?SiF₄（g）+2H₂O（g）△m
              4mol     1mol     2mol      60g
               x                          0.24g
$\frac{4mol}{x}=\frac{60g}{0.24g}$，解得x=0.016mol，
v（HF）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.016mol}{2L}}{8.0min}$=0.0010mol/（L•min）
故答案為：0.0010mol/（L•min）．

點(diǎn)評 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是化學(xué)基本理論的核心知識，是年年必考的內(nèi)容，特別是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計(jì)算及影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式及其計(jì)算是高考的重點(diǎn)．