Question

(16分) 氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可由SiO₂與過量焦炭在1300-1700^oC的氮氣流中反應制得3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g） Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）上述反應氧化劑是                ，已知該反應每轉移1mole^—，放出132．6kJ的熱量，該方程式的?H =                 。
（2）能判斷該反應（在體積不變的密閉容器中進行）已經達到平衡狀態(tài)的是（       ）
A．焦炭的質量不再變化               B．N₂和CO速率之比為1:3
C．生成6molCO同時消耗1mol Si₃N₄    D．混合氣體的密度不再變化
（3）下列措施中可以促進平衡右移的是（       ）
A．升高溫度   B．降低壓強    C．加入更多的SiO₂    D．充入N₂
（4）該反應的溫度控制在1300-1700^oC的原因是             。
（5）某溫度下，測得該反應中N₂和CO各個時刻的濃度如下，求0—20 min內N₂的平均反應速率           ，該溫度下，反應的平衡常數(shù)K＝               。

時間/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

(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，反應速率太低；該反應是放熱反應，溫度太高，不利于反應向右進行。（2分）
（5）3．70×10^-2mol·L^-1·min^-1 （3分）   81．0 mol⁴·L^-4（3分）

（1）反應中氮元素的化合價從0價降低到－3價，得到電子，所以氮氣是氧化劑。2mol氮氣得到12mol電子，所以△H＝－132．6kJ/mol×12＝－1591．2 kJ/mol。
（2）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)，所以A正確。速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，因此B中的關系始終是成立，不正確。C中反應速率的方向相反，且滿足速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，正確。密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中容積始終是不變的，但質量是變紅的，所以D不正確。答案選ACD。
（3）考查外界條件對反應速率的影響。正反應是放熱的、調節(jié)增大的可逆反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，降低壓強，平衡向正反應方向移動，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。增大氮氣濃度，平衡向正反應方向移動，D正確，答案選BD。
（4）由于溫度太低，反應速率太低；但反應是放熱反應，溫度太高，又不利于反應向右進行，所以溫度控制在1300～1700^oC。
（5）0—20 min內N₂的濃度減小了4.00mol./L－3.26mol/L＝0.74mol/L、所以反應速率是。平衡時氮氣和CO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＝。