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�，通過以下反應(yīng)制得：
3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高溫

Si₃N₄（s）+6CO（g）△H＜0
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

=

c6(CO)

c2(N2)

；升高溫度，其平衡常數(shù)值

減小

（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）上述反應(yīng)的熵變△S

＞

0（選填“＞、＜或=”）．
（3）在一定溫度下上述反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是

CD

（填序號）
A．單位時間生成2摩爾Si₃N₄的同時生成1摩爾的N₂
B．容器內(nèi)c（N₂）：c（CO）=1：3
C．容器內(nèi)的氣體中，CO的百分含量保持不變
D．單位時間消耗1摩爾SiO₂的同時生成2摩爾的C
（4）達(dá)到平衡后，改變某一外界條件，反應(yīng)速率v與時間t的關(guān)系如圖：

若不改變N₂、CO的量，則圖中t₄時引起平衡移動的條件可能是

升高溫度后壓縮體積增大壓強(qiáng)

（寫一種）；圖中t₆時引起變化的條件是

加入催化劑

；圖中表示平衡混合氣體中CO的含量最高的一段時間是

t₃～t₄

．

Answer 1

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，注意固體、純液體濃度為常數(shù)，不用寫固體、純液體的濃度；
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆反應(yīng)進(jìn)行，化學(xué)平衡常數(shù)減小；
（2）由方程式可知，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，混亂度增大，熵值增大；
（3）反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，可以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，由此進(jìn)行判斷，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）根據(jù)平衡移動原理分析，改變影響化學(xué)平衡的1個條件，平衡向著減弱這種改變的方向移動，據(jù)此結(jié)合選項分析．
增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動；
（4）若不改變N₂、CO的量，由圖可知，t₄時瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動，改變條件為升高溫度后壓縮體積增大壓強(qiáng)；t₆時瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動，故應(yīng)是加入催化劑；
t₂時改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動，在t₃時重新到達(dá)平衡，t₄時改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動，t₅時由達(dá)平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高．

解答：解：（1）可逆反應(yīng)3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）的平衡常數(shù)k=

c6(CO)

c2(N2)

；
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆反應(yīng)進(jìn)行，化學(xué)平衡常數(shù)減小；
故答案為：

c6(CO)

c2(N2)

；減��；
（2）由方程式可知，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，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?dú)獾纳�成速率與消耗速率不相等，反應(yīng)未達(dá)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?dú)獾霓D(zhuǎn)化率等有關(guān)，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(dá)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(yīng)達(dá)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(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動，改變條件為升高溫度后壓縮體積增大壓強(qiáng)；t₆時瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動，故應(yīng)是加入催化劑；
t₂時改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動，在t₃時重新到達(dá)平衡，t₄時改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動，t₅時由達(dá)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(qiáng)；加入催化劑；t₃～t₄．

點評：考查化學(xué)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(chǔ)，注意方程式中物質(zhì)的狀態(tài)，理解外界條件對反應(yīng)速率的影響．