Question

氮化硅（Si₃N₄）是一种新型陶瓷材料，800℃下，石英、焦炭和氮气通过以下反应可制得氮化硅．3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高温  .

 Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）该反应中的氧化产物是

 

．
（2）800℃下，该反应的平衡常数表达式K=

 

．
（3）已知：该反应K800℃＞K 850℃，则该反应是

 

反应．（填“放热”或“吸热”）．
（4）一定温度下，在2L密闭容器内，充入一定量SiO₂、C、N₂进行上述反应，N₂的物质的量随时间（t）的变化如下表：

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

从反应初到平衡时，CO的平均生成速率为v（CO）=

 

mol/（L?min）．
（5）若压缩（4）中的密闭体系，则上述平衡向

 

反应方向移动．（填“正”或“逆”）．
（6）能使SiO₂的转化率增大的措施是

 

．（填标号）
A．及时分离出CO气体   B．降低温度  C．增加C的初始量  D．使用适宜催化剂．

Answer 1

分析：（1）含元素化合价降低的物质为氧化剂，对应还原产物，含元素化合价升高的物质为还原剂，对应氧化产物；
（2）依据化学反应平衡常数概念写出，注意反应物和生成物中固体不写入平衡常数表达式；
（3）根据已知平衡常数和温度的关系，结合温度对平衡移动的影响判断；
（4）先根据数据求出氮气的平均反应速率，然后根据速率之比等于化学计量数之比计算CO反应速率；
（5）该反应正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动；
（6）二氧化硅为反应物，增大其转化率应使平衡向正反应方向移动；

解答：解：（1）所含元素化合价升高的反应物是还原剂，还原剂被氧化得到的生成物是氧化产物，Si的化合价前后未变，N的化合价由0降为-3，C的化合价由0升为+2，所以C是还原剂，CO是氧化产物，
故答案为：CO；
（2）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，依据化学反应方程式，3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高温  .

 Si₃N₄（s）+6CO（g）反应物为气体的是氮气，生成物为气体的是一氧化碳，气体为止为固体，依据平衡常数概念写出的平衡常数表达式为：

c6(CO)

c2(N2)

；
故答案为：

c6(CO)

c2(N2)

；
（3）已知：该反应K800℃＞K 850℃，升高温度，平衡常数减小，平衡向逆反应方向移动，说明该反应的正反应为放热反应，
故答案为：放热；
（4）利用三段式解题法求N₂的反应速率        3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高温  .

Si₃N₄（s）+6CO（g）
                           开始（mol）：2.0
                           变化（mol）：1.0
                           平衡（mol）：1.0       

N₂的平均反应速率v（N₂）=

△c

△t

=

1.0mol

2L 3min

，速率之比等于化学计量数之比，则v（CO）=3v（N₂）=3×v（N₂）=3×

1.0mol

2L 3min

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

高温  .

Si₃N₄（s）+6CO（g）正反应是气体体积增大的反应，若压缩（4）中的密闭体系，体系压强增大，平衡向气体体积缩小的方向移动，即向逆反应方向移动，
故答案为：逆；
（6）A．及时分离出CO气体，平衡向正反应方向移动，二氧化硅的转化率增大，故A正确；
B．该反应的正反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化硅的转化率增大，故B正确；
 C．C为固体，增加C的初始量，各物质的浓度未变，平衡不移动，故C错误；
D．使用适宜催化剂，能改变反应速率，但平衡不移动，转化率不变，故D错误；
故选AB．

点评：本题考查了化学平衡的分析判断，平衡常数的概念应用，化学反应速率计算，注意平衡常数表达式中固体不写入，题目难度中等．