Question

氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦�，通過(guò)以下反應(yīng)制得：3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）該反應(yīng)的氧化劑是

 

，其還原產(chǎn)物是

 

；
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

；
（3）若知上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則其反應(yīng)熱△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；升高溫度，其平衡常數(shù)值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）；若已知CO生成速率為v（CO）=18mol?L^-1?min^-1，則N₂消耗速率為v（N₂）=

 

（4）達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、CO的量），反應(yīng)速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖．圖中t₄時(shí)
引起平衡移動(dòng)的條件可能是

 

；圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時(shí)間是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,氧化還原反應(yīng),化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物為氧化劑，氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)生成還原產(chǎn)物；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，注意固體、純液體濃度為常數(shù)，不用寫固體、純液體的濃度；
（3）對(duì)于放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱△H＜0；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆反應(yīng)進(jìn)行，化學(xué)平衡常數(shù)減�。桓鶕�(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算；
（4）若不改變H₂、CO的量，由圖可知，t₄時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，改變條件為壓縮體積增大壓強(qiáng)；t₆時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動(dòng)，故應(yīng)是加入催化劑，t₂時(shí)改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，在t₃時(shí)重新到達(dá)平衡，t₄時(shí)改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，t₅時(shí)由達(dá)平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高．

解答： 解：（1）所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑，氧化劑被還原得到的生成物是還原產(chǎn)物，所以N₂是氧化劑，Si₃N₄是還原產(chǎn)物．
故答案為：N_2^； Si₃N₄；
（2）3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c6(CO)

c2(N2)

，故答案為：

c6(CO)

c2(N2)

；
（3）對(duì)于放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱△H＜0；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆反應(yīng)進(jìn)行，化學(xué)平衡常數(shù)減小；已知CO生成速率為v（CO）=18mol/（L?min），根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則N₂消耗速率為：v（N₂）=

1

3

v（CO）=

1

3

×18mol/（L?min）=6mol/（L?min），
故答案為：＜；減小；6mol/（L?min）；
（4）若不改變H₂、CO的量，由圖可知，t₄時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，改變條件為壓縮體積增大壓強(qiáng)；t₆時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動(dòng)，故應(yīng)是加入催化劑，t₂時(shí)改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，在t₃時(shí)重新到達(dá)平衡，t₄時(shí)改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，t₅時(shí)由達(dá)平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高，故答案為：增大壓強(qiáng)；t₃-t₄．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)與影響因素、影響平衡移動(dòng)的因素與平衡圖象等，比較基礎(chǔ)，注意方程式中物質(zhì)的狀態(tài)，理解外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，題目難度中等．