Question

氮化硅（Si₃N₄）是一种新型陶瓷材料，它可在高温下的氮气流中由石英与焦炭通过以下反应制得：3SiO₂(s) + 6C(s) + 2N₂（g） Si₃N₄(s) + 6CO(g) + Q（Q>0）

完成下列填空：

（1）某温度下该反应在一容积为2L的密闭容器中进行，2min后达到平衡，刚好有2mol电子发生转移，则2min内反应的速率为：v(CO) =               ；该反应的平衡常数表达式为　　　　　　　　　    。

（2）其它条件不变时仅增大压强，则                 。

a．K值减小，平衡向逆反应方向移动  

b．K值增大，平衡向正反应方向移动

c．K值不变，平衡向逆反应方向移动    

d．K值不变，平衡向正反应方向移动

（3）一定条件下能说明上述反应已达平衡的是　　　　  。

a．c(N₂ ) : c(CO) = 1：3        b．3v(N₂ ) = v(CO)

c．固体质量不再改变         d．气体密度不再改变

达到平衡后改变某一条件，反应速率v与时间t的关系如图所示。 

若不改变N₂与CO的量，则图中t₄时引起变化的原因可能是                    ；图中t₆时引起变化的原因可能是               。

由图可知，平衡混合物中CO含量最高的时间段是                    。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.25 mol/L·min（1分，计算或单位错不给分）；   K=（1分）（2）c   （1分）

（3）c、d（1分×2）33、升高温度或缩小体积（增大压强）（1分）；加入了催化剂（1分）。

t₃～t₄（1分）。

【解析】

试题分析：（1）可逆反应3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）⇌Si₃N₄（s）+6CO（g）的平衡常数k=该反应为放热反应，升高温度平衡逆反应进行，化学平衡常数减小；（2）由方程式可知，该反应正反应是气体物质的量增大的反应，混乱度增大，熵值增大，故△S＞0；故答案为：＞；（3）A．单位时间生成2摩尔Si₃N₄的同时生成1摩尔的N₂，生成2摩尔Si₃N₄的消耗4molN₂，氮气的生成速率与消耗速率不相等，反应未达平衡状态，故A错误；B．平衡时c（N₂）与c（CO）之比为1：3，可能处于平衡状态，也可能不处于平衡状态，与氮气的转化率等有关，故B错误；C．平衡时平衡体系个组分的含量不变，CO的百分含量保持不变，说明到达平衡状态，故C正确；D．单位时间消耗1摩尔SiO₂的同时生成2摩尔的C，消耗1摩尔SiO₂需要消耗2molC，C的生成速率与消耗速率相等，反应达平衡状态，故D正确；故选CD；（4）若不改变N₂、CO的量，由图可知，t₄时瞬间正、逆反应都增大，平衡向逆反应移动，改变条件为升高温度后压缩体积增大压强；t₆时瞬间正、逆反应都增大，平衡不移动，故应是加入催化剂；t₂时改变改变条件，平衡向正反应移动，在t₃时重新到达平衡，t₄时改变条件，平衡向逆反应移动，t₅时由达平衡，故t₃～t₄平衡状态CO的含量最高；故答案为：升高温度后压缩体积增大压强；加入催化剂；t₃～t₄。

考点：考查化学平衡常数与影响因素、平衡状态判断、影响平衡移动的因素与平衡图象等，比较基础，注意方程式中物质的状态，理解外界条件对反应速率的影响。