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?dú)饬髦�，通過以下反應(yīng)制得：
3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$；
（2）若知上述反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，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(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、CO的量），反應(yīng)速率υ與時(shí)間t的關(guān)系如下圖．圖中t₄時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是增大壓強(qiáng)；圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時(shí)間是t₃～t₄．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
（2）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；利用速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算υ（N₂）；
（3）正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，t₂時(shí)改變改變條件瞬間，正逆反應(yīng)速率都增大，且平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，是升高溫度，t₄時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，改變條件為壓縮體積增大壓強(qiáng)，t₆時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動(dòng)，故應(yīng)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(xué)平衡常數(shù)表達(dá)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(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，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(xué)計(jì)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(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，t₂時(shí)改變改變條件瞬間，正逆反應(yīng)速率都增大，且平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，是升高溫度，t₄時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，改變條件為壓縮體積增大壓強(qiáng)，t₆時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動(dòng)，故應(yīng)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(qiáng)；t₃～t₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)與影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡元素因素、化學(xué)平衡圖象等，關(guān)鍵是理解外界條件對(duì)反應(yīng)速率與平衡移動(dòng)的影響，題目難度中等．