Question

(16分) 氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可由SiO₂與過(guò)量焦炭在1300-1700^oC的氮?dú)饬髦蟹磻?yīng)制得3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g） Si₃N₄（s）+6CO（g）

（1）上述反應(yīng)氧化劑是                 ，已知該反應(yīng)每轉(zhuǎn)移1mole^—，放出132．6kJ的熱量，該方程式的∆H =                  。

（2）能判斷該反應(yīng)（在體積不變的密閉容器中進(jìn)行）已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（        ）

A．焦炭的質(zhì)量不再變化               B．N₂ 和CO速率之比為1:3

C．生成6molCO同時(shí)消耗1mol Si₃N₄    D．混合氣體的密度不再變化

（3）下列措施中可以促進(jìn)平衡右移的是（        ）

A．升高溫度   B．降低壓強(qiáng)    C．加入更多的SiO₂    D．充入N₂

（4）該反應(yīng)的溫度控制在1300-1700^oC的原因是              。

（5）某溫度下，測(cè)得該反應(yīng)中N₂和CO各個(gè)時(shí)刻的濃度如下，求0—20 min內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速率            ，該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝                。

時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45
N2濃度/mol·L-1	4．00	3．70	3．50	3．36	3．26	3．18	3．10	3．00	3．00	3．00
CO濃度/mol·L-1	0．00	0．90	1．50	1．92	2．22	2．46	2．70

 

Answer 1

【答案】

(16分) （1）N₂（2分） ， ∆H= -1591．2 kJ/mol（2分）

（2）ACD（2分）   （3）BD（2分）

（4）溫度太低，反應(yīng)速率太低；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度太高，不利于反應(yīng)向右進(jìn)行。（2分）

（5）3．70×10^-2mol·L^-1·min^-1 （3分）    81．0 mol⁴·L^-4（3分）

【解析】（1）反應(yīng)中氮元素的化合價(jià)從0價(jià)降低到－3價(jià)，得到電子，所以氮?dú)馐茄趸瘎��?mol氮?dú)獾玫?2mol電子，所以△H＝－132．6kJ/mol×12＝－1591．2 kJ/mol。

（2）在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，所以A正確。速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，因此B中的關(guān)系始終是成立，不正確。C中反應(yīng)速率的方向相反，且滿足速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，正確。密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過(guò)程中容積始終是不變的，但質(zhì)量是變紅的，所以D不正確。答案選ACD。

（3）考查外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。正反應(yīng)是放熱的、調(diào)節(jié)增大的可逆反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，降低壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，A不正確，B正確。二氧化硅是固體，不影響平衡狀態(tài)，C不正確。增大氮?dú)鉂舛�，平衡向正反�?yīng)方向移動(dòng)，D正確，答案選BD。

（4）由于溫度太低，反應(yīng)速率太低；但反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度太高，又不利于反應(yīng)向右進(jìn)行，所以溫度控制在1300～1700^oC。

（5）0—20 min內(nèi)N₂的濃度減小了4.00mol./L－3.26mol/L＝0.74mol/L、所以反應(yīng)速率是。平衡時(shí)氮?dú)夂虲O的濃度分別是3.00mol/L和（2.70＋0.30）mol/L＝3.00mol/L，所以平衡常數(shù)K＝。