Question

10．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氣流中，通過以下反應制得：
3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）該反應的平衡常數(shù)表達式為 K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$；
（2）若知上述反應為吸熱反應，升高溫度，其平衡常數(shù)值增大（填“增大”、“減小”或“不變”）； 若已知CO生成速率為υ（CO）=18mol•L^-1•min^-1，則N₂消耗速率為υ（N₂）=6mol•L^-1•min^-1．
（3）達到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、CO的量），反應速率υ與時間t的關系如下圖．圖中t₄時引起平衡移動的條件可能是增大壓強；圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時間是t₃～t₄．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數(shù)中寫出；
（2）正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；利用速率之比等于其化學計量數(shù)之比計算υ（N₂）；
（3）正反應為氣體體積增大的吸熱反應，t₂時改變改變條件瞬間，正逆反應速率都增大，且平衡向正反應移動，是升高溫度，t₄時瞬間正、逆反應都增大，平衡向逆反應移動，改變條件為壓縮體積增大壓強，t₆時瞬間正、逆反應都增大，平衡不移動，故應是加入催化劑，則t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高．

解答 解：（1）3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄（s）+6CO（g）的化學平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$；
（2）正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
若已知CO生成速率為υ（CO）=18mol•L^-1•min^-1，速率之比等于其化學計量數(shù)之比，則υ（N₂）=$\frac{1}{3}$υ（CO）=6mol•L^-1•min^-1，
故答案為：增大；6mol•L^-1•min^-1；
（3）正反應為氣體體積增大的吸熱反應，t₂時改變改變條件瞬間，正逆反應速率都增大，且平衡向正反應移動，是升高溫度，t₄時瞬間正、逆反應都增大，平衡向逆反應移動，改變條件為壓縮體積增大壓強，t₆時瞬間正、逆反應都增大，平衡不移動，故應是加入催化劑，則t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高，
故答案為：增大壓強；t₃～t₄．

點評 本題考查化學平衡常數(shù)與影響因素、反應速率計算、化學平衡元素因素、化學平衡圖象等，關鍵是理解外界條件對反應速率與平衡移動的影響，題目難度中等．