Question

氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，800℃下，石英、焦炭和氮氣通過以下反應可制得氮化硅．3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高溫  .

 Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）該反應中的氧化產物是

 

．
（2）800℃下，該反應的平衡常數表達式K=

 

．
（3）已知：該反應K800℃＞K 850℃，則該反應是

 

反應．（填“放熱”或“吸熱”）．
（4）一定溫度下，在2L密閉容器內，充入一定量SiO₂、C、N₂進行上述反應，N₂的物質的量隨時間（t）的變化如下表：

t/min	0	1	2	3	4	5
n（N2）/mol	2.00	1.40	1.12	1.00	1.00	1.00

從反應初到平衡時，CO的平均生成速率為v（CO）=

 

mol/（L?min）．
（5）若壓縮（4）中的密閉體系，則上述平衡向

 

反應方向移動．（填“正”或“逆”）．
（6）能使SiO₂的轉化率增大的措施是

 

．（填標號）
A．及時分離出CO氣體   B．降低溫度  C．增加C的初始量  D．使用適宜催化劑．

Answer 1

分析：（1）含元素化合價降低的物質為氧化劑，對應還原產物，含元素化合價升高的物質為還原劑，對應氧化產物；
（2）依據化學反應平衡常數概念寫出，注意反應物和生成物中固體不寫入平衡常數表達式；
（3）根據已知平衡常數和溫度的關系，結合溫度對平衡移動的影響判斷；
（4）先根據數據求出氮氣的平均反應速率，然后根據速率之比等于化學計量數之比計算CO反應速率；
（5）該反應正反應為氣體體積增大的反應，增大壓強，平衡向逆反應方向移動；
（6）二氧化硅為反應物，增大其轉化率應使平衡向正反應方向移動；

解答：解：（1）所含元素化合價升高的反應物是還原劑，還原劑被氧化得到的生成物是氧化產物，Si的化合價前后未變，N的化合價由0降為-3，C的化合價由0升為+2，所以C是還原劑，CO是氧化產物，
故答案為：CO；
（2）平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，依據化學反應方程式，3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高溫  .

 Si₃N₄（s）+6CO（g）反應物為氣體的是氮氣，生成物為氣體的是一氧化碳，氣體為止為固體，依據平衡常數概念寫出的平衡常數表達式為：

c6(CO)

c2(N2)

；
故答案為：

c6(CO)

c2(N2)

；
（3）已知：該反應K800℃＞K 850℃，升高溫度，平衡常數減小，平衡向逆反應方向移動，說明該反應的正反應為放熱反應，
故答案為：放熱；
（4）利用三段式解題法求N₂的反應速率        3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高溫  .

Si₃N₄（s）+6CO（g）
                           開始（mol）：2.0
                           變化（mol）：1.0
                           平衡（mol）：1.0       

N₂的平均反應速率v（N₂）=

△c

△t

=

1.0mol

2L 3min

，速率之比等于化學計量數之比，則v（CO）=3v（N₂）=3×v（N₂）=3×

1.0mol

2L 3min

=0.5mol?L^-1．min^?1，
故答案為：0.5mol?L^-1．min^?1；
（5）3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高溫  .

Si₃N₄（s）+6CO（g）正反應是氣體體積增大的反應，若壓縮（4）中的密閉體系，體系壓強增大，平衡向氣體體積縮小的方向移動，即向逆反應方向移動，
故答案為：逆；
（6）A．及時分離出CO氣體，平衡向正反應方向移動，二氧化硅的轉化率增大，故A正確；
B．該反應的正反應為放熱反應，降低溫度，平衡向正反應方向移動，二氧化硅的轉化率增大，故B正確；
 C．C為固體，增加C的初始量，各物質的濃度未變，平衡不移動，故C錯誤；
D．使用適宜催化劑，能改變反應速率，但平衡不移動，轉化率不變，故D錯誤；
故選AB．

點評：本題考查了化學平衡的分析判斷，平衡常數的概念應用，化學反應速率計算，注意平衡常數表達式中固體不寫入，題目難度中等．