Question

【題目】氮化硅（Si3N4）是一種重要的陶瓷材料，可用石英與焦炭在1400~1450℃的氮氣氣氛下合成：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)-Q(Q>0)。在一定條件下，向10L密閉容器中加入反應(yīng)物，10min后達(dá)到平衡。

完成下列填空：

（1）上述反應(yīng)所涉及的元素，原子半徑由大到小的順序是_____。其中一種元素的原子核外s電子數(shù)與p電子數(shù)相等，寫出它的核外電子排布式______。

（2）上述反應(yīng)混合物中的極性分子是______，寫出非極性分子的電子式______。分析用氮化硅制造軸承和發(fā)動機(jī)中耐熱部件的原因是：______。

（3）下列措施可以提高二氧化硅轉(zhuǎn)化率的是______（選填編號）。

a.增加焦炭用量 b.升高反應(yīng)溫度

c.增大氣體壓強(qiáng) d.向反應(yīng)容器中多充入氮氣

（4）下列描述中能說明反應(yīng)已達(dá)平衡的是______（選填編號）。

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

c.容器內(nèi)氣體的密度不變 d.氣體的壓強(qiáng)保持不變

（5）該反應(yīng)的平衡常數(shù)為____，平衡后增加氮氣濃度，平衡向______（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動，K值____（填“變大”“變小”或“不變”）。若測得平衡時氣體質(zhì)量增加了11.2g，則用氮氣表示的平均反應(yīng)速率為_____。

Answer 1

【答案】Si＞C＞N＞O 1s22s22p4 CO 氮化硅是原子晶體，熔點高 bd cd 正反應(yīng) 不變 0.002molL-1min-1

【解析】

（1）同周期自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大；

上述元素中的一種元素的原子核外s電子數(shù)與p電子數(shù)相等，核外電子數(shù)排布：1s22s22p4；

（2）CO屬于極性分子，氮氣為非極性分子，氮氣分子中N原子之間形成3對共用電子對；氮化硅是原子晶體、熔點高；

（3）提高二氧化硅轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡正向移動，結(jié)合平衡移動得影響因素分析解答；

（4）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；

（5）利用差量法計算生成參加反應(yīng)氮氣的質(zhì)量，再根據(jù)進(jìn)行計算；

(1)同周期自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑：Si>C>N>O；

上述元素中的一種元素的原子核外s電子數(shù)與p電子數(shù)相等，核外電子數(shù)排布為1s22s22p4；

(2)CO屬于極性分子；氮氣為非金屬性分子，氮氣分子中N原子之間形成3對共用電子對,電子式為；氮化硅是原子晶體、熔點高，可以制造發(fā)動機(jī)中耐熱部件；

(3)a．焦炭為固體，增加焦炭用量，平衡不移動，a錯誤；

b．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度平衡正向移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率增大，b正確；

c．正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增大氣體壓強(qiáng)，平衡逆向移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率減小，c錯誤；

d．向反應(yīng)容器中多充入反應(yīng)物氮氣，平衡正向移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率增大，d正確；

答案為：bd；

(4)a．平衡時CO、氮氣的濃度之比不一定等于化學(xué)計量數(shù)之比，a錯誤；

b．，未指明正逆速率，若均為正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，不能判斷平衡狀態(tài)，但分別表示正逆速率時，可判斷反應(yīng)到達(dá)平衡，b錯誤；

c．根據(jù)，在反應(yīng)得過程中氣體質(zhì)量不斷增加，體積不變，所以密度不斷增大，但是當(dāng)平衡時，氣體質(zhì)量不變，密度也不變，所以可判斷平衡狀態(tài)，c正確；

d．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量增大，恒溫恒容下壓強(qiáng)增大，氣體的壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，d正確；

答案為：cd；

(5)平衡常數(shù)表達(dá)式：；增大反應(yīng)物氮氣濃度時，平衡向正向移動；但是由于溫度沒有變化，所以平衡常數(shù)大小不變；

利用差量法，設(shè)參加反應(yīng)的N2質(zhì)量為x：

解得，則，可算：。