Question

氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可在高溫下的氮氣流中由石英與焦炭通過以下反應制得：3SiO₂(s) + 6C(s) + 2N₂（g） Si₃N₄(s) + 6CO(g) + Q（Q>0）

完成下列填空：

（1）某溫度下該反應在一容積為2L的密閉容器中進行，2min后達到平衡，剛好有2mol電子發(fā)生轉移，則2min內(nèi)反應的速率為：v(CO) =               ；該反應的平衡常數(shù)表達式為　　　　　　　　　    。

（2）其它條件不變時僅增大壓強，則                 。

a．K值減小，平衡向逆反應方向移動  

b．K值增大，平衡向正反應方向移動

c．K值不變，平衡向逆反應方向移動    

d．K值不變，平衡向正反應方向移動

（3）一定條件下能說明上述反應已達平衡的是　　　　  。

a．c(N₂ ) : c(CO) = 1：3        b．3v(N₂ ) = v(CO)

c．固體質量不再改變         d．氣體密度不再改變

達到平衡后改變某一條件，反應速率v與時間t的關系如圖所示。 

若不改變N₂與CO的量，則圖中t₄時引起變化的原因可能是                    ；圖中t₆時引起變化的原因可能是               。

由圖可知，平衡混合物中CO含量最高的時間段是                    。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.25 mol/L·min（1分，計算或單位錯不給分）；   K=（1分）（2）c   （1分）

（3）c、d（1分×2）33、升高溫度或縮小體積（增大壓強）（1分）；加入了催化劑（1分）。

t₃～t₄（1分）。

【解析】

試題分析：（1）可逆反應3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）⇌Si₃N₄（s）+6CO（g）的平衡常數(shù)k=該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆反應進行，化學平衡常數(shù)減��；（2）由方程式可知，該反應正反應是氣體物質的量增大的反應，混亂度增大，熵值增大，故△S＞0；故答案為：＞；（3）A．單位時間生成2摩爾Si₃N₄的同時生成1摩爾的N₂，生成2摩爾Si₃N₄的消耗4molN₂，氮氣的生成速率與消耗速率不相等，反應未達平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．平衡時c（N₂）與c（CO）之比為1：3，可能處于平衡狀態(tài)，也可能不處于平衡狀態(tài)，與氮氣的轉化率等有關，故B錯誤；C．平衡時平衡體系個組分的含量不變，CO的百分含量保持不變，說明到達平衡狀態(tài)，故C正確；D．單位時間消耗1摩爾SiO₂的同時生成2摩爾的C，消耗1摩爾SiO₂需要消耗2molC，C的生成速率與消耗速率相等，反應達平衡狀態(tài)，故D正確；故選CD；（4）若不改變N₂、CO的量，由圖可知，t₄時瞬間正、逆反應都增大，平衡向逆反應移動，改變條件為升高溫度后壓縮體積增大壓強；t₆時瞬間正、逆反應都增大，平衡不移動，故應是加入催化劑；t₂時改變改變條件，平衡向正反應移動，在t₃時重新到達平衡，t₄時改變條件，平衡向逆反應移動，t₅時由達平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高；故答案為：升高溫度后壓縮體積增大壓強；加入催化劑；t₃～t₄。

考點：考查化學平衡常數(shù)與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、影響平衡移動的因素與平衡圖象等，比較基礎，注意方程式中物質的狀態(tài)，理解外界條件對反應速率的影響。