Question

【題目】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(yīng)制得:

　SiO2(s)+　C(s)+　N2(g)　Si3N4(s)+　CO(g)

（1）配平反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)______,已知生成1 mol氮化硅（Si3N4）放出1 591.2 kJ的熱量,該反應(yīng)每轉(zhuǎn)移1 mol e-,放出______kJ的熱量。

（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=____。升高溫度,其平衡常數(shù)______（選填“增大”“減小”或“不變”）。

（3）該化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如上圖所示,t2時引起v(正)突變、v(逆)漸變的原因是_________,t3引起變化的因素為_________,t5時引起v(逆)大變化、v(正)小變化的原因是_________。

（4）利用右圖裝置,可以模擬鐵的電化學(xué)防護。

若X為碳棒,為減緩鐵的腐蝕,開關(guān)K應(yīng)置于___處。若X為鋅,開關(guān)K置于M處,該電化學(xué)防護法稱為____________。

Answer 1

【答案】 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)1Si3N4(s)+6CO(g) 132.6 減小 增大了氮氣的濃度 加入(使用)了(正)催化劑 升高溫度或縮小容器體積 N 犧牲陽極的陰極保護法

【解析】（1）C元素化合價由0價升到+2價，N元素化合價由0價降低到-3價，根據(jù)化合價升降守恒，C與N2系數(shù)比為6∶2，再通過觀察法配平方程式，可得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)。每生成1 mol Si3N4，轉(zhuǎn)移12mol e-，則每轉(zhuǎn)移1mol e-，放出（1591.2 kJ÷12）= 132.6kJ的熱量。

故答案為：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g) ；132.6；

（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：K=；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡左移，平衡常數(shù)減小。

故答案為：K=；減�。�

（3）t2瞬間，v(正)突然增大，v(逆)沒有變化，平衡向正反應(yīng)方向移動，則t2時增大了反應(yīng)物的濃度。SiO2和C為固態(tài)，改變固體的量對平衡沒有影響，則t2時增大了N2的濃度；t3時，v(正)和v(逆)都瞬間增大，而且增得一樣多，平衡沒有發(fā)生移動，則t3時，加入了正催化劑；t5瞬間，v(正)和v(逆)都瞬間增大，且v(逆)＞v(正)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則t5時升高溫度或縮小了容器的體積。

故答案為：增大了氮氣的濃度；加入(使用)了(正)催化劑；升高溫度或縮小容器體積；

（4）若X為碳，將開關(guān)K置于M處，則構(gòu)成了原電池裝置，鐵作負極，碳棒作正極，加速鐵的腐蝕；將開關(guān)K置于N處，則構(gòu)成了電解池裝置，鐵接電源負極為陰極，則鐵被保護，減緩了鐵的腐蝕。若X為鋅，開關(guān)置于M處，構(gòu)成原電池，鋅為負極，鐵為正極，可減緩鐵的腐蝕，該化學(xué)防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法。