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)饬髦校�通過(guò)以下反應(yīng)制得：

 

SiO₂+

 

C+

 

N₂

高溫

 

Si₃N₄+

 

CO
（1）配平上述反應(yīng)的化學(xué)方程式（將化學(xué)計(jì)量數(shù)填在橫線上）；
（2）該反應(yīng)的氧化劑是

 

，其還原產(chǎn)物是

 

；
（3）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

；
（4）若上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則其反應(yīng)熱△H

 

零（填“大于”、“小于”或“等于”）；升高溫度，其平衡常數(shù)值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）；
（5）若使壓強(qiáng)增大，則上述平衡向

 

反應(yīng)方向移動(dòng)（填“正”或“逆”）；
（6）下列能加快反應(yīng)速率的措施為：

 

①降低溫度     ②將SiO₂粉碎     ③增大焦炭用量    ④轉(zhuǎn)移出CO
（7）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）=

 

mol?L^-1?min^-1．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及質(zhì)量守恒來(lái)解答；
（2）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．
（3）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)概念寫(xiě)出，注意反應(yīng)物和生成物中固體不寫(xiě)入平衡常數(shù)表達(dá)式；
（4）反應(yīng)放熱，則△H＜0，對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度，K會(huì)減��；
（5）化學(xué)反應(yīng)是氣體體積增大的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行；
（6）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：溫度、濃度、壓強(qiáng)、固體表面積、催化劑等因素；
（7）不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于方程式的系數(shù)之比．

解答：解：（1）Si的化合價(jià)前后未變，N的化合價(jià)由0降為-3，C的化合價(jià)由0升為+2，生成1個(gè)Si₃N₄化合價(jià)降低12，生成1個(gè)CO化合價(jià)升高2，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等以及質(zhì)量守恒得，3SiO₂+6C+2N₂

高溫  .

Si₃N₄+6CO，故答案為：3、6、2、1、6； 
（2）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：N₂；Si₃N₄；
（3）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，3SiO₂+6C+2N₂

高溫

Si₃N₄+6CO，△H=QkJ/mol，反應(yīng)物為氣體的是氮?dú)�，生成物為氣體的是一氧化碳，氣體為止為 固體，依據(jù)平衡常數(shù)概念寫(xiě)出的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c6(CO)

c2(N2)

，故答案為：K=

c6(CO)

c2(N2)

；
（4）已知上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，所以Q＜0，對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度，K會(huì)減小；
故答案為：小于；減�。�
（5）化學(xué)反應(yīng)是氣體體積增大的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，反應(yīng)逆向進(jìn)行；
故答案為：逆；
（6）①降低溫度，反應(yīng)速率減小，故錯(cuò)誤；
②將SiO₂粉碎，增大故體表面積，反應(yīng)速率加快，故正確；
③增大焦炭用量不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率，故錯(cuò)誤；
④轉(zhuǎn)移出CO，會(huì)減慢反應(yīng)速率，故錯(cuò)誤．
故選②；
（7）已知平衡時(shí)CO生成速率為v（CO）=18mol?L^-1?min^-1，則N₂的生成速率為v（N₂）=

2

6

×v（CO）=

1

3

×18mol?L^-1?min^-1=6mol/L?min；
故答案為：6；

點(diǎn)評(píng)：題考查了氧化還原方程式的配平、化學(xué)平衡的分析判斷，平衡常數(shù)的影響因素應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算，注意平衡常數(shù)表達(dá)式中固體不寫(xiě)入，固體量的增減對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響等知識(shí)，題目難度不大．