Question

12．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，通過以下反應制得：
3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g） $\stackrel{高溫}{?}$Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）上述反應進程中能量變化示意圖如圖1，試在圖象中用虛線表示在反應中使用催化劑后能量的變化情況．

（2）該反應的平衡常數表達式為K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{c（{N}_{2}）}$．升高溫度，其平衡常數減小（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）該化學反應速率與反應時間的關系如圖2所示，t₂時引起v_正突變、v_逆漸變的原因是增大了氮氣的濃度，t₃引起變化的因素為加入（使用）了（正）催化劑，t₅時引起v_逆大變化、v_正小變化的原因是升高溫度或縮小容器體積．

Answer 1

分析 （1）反應中使用催化劑后能降低反應的活化能，進而加快反應速率；
（2）K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，書寫平衡常數表達式時，固體和純液不代入表達式，由圖中反應物的總能量比生成物的總能高可知正反應為反熱反應；
（3）t₂時引起v_正突變、v_逆漸變，且逆反應速率與原來曲線有接觸點，只能是改變濃度；該反應反應前后氣體體積改變的可逆反應，t₃條件改變時正逆反應速率同等程度的增大，只能是加入催化劑；t₅時引起v_逆大變化、v_正小變化，平衡逆向移動，改變的條件是增大壓強或升高溫度．

解答 解：（1）加入催化劑，降低反應的活化能，但反應熱不變，應為，故答案為：；
（2）書寫平衡常數表達式時，固體和純液不代入表達式，所以平衡常數K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{c（{N}_{2}）}$，因正反應放熱，則升高溫度平衡逆向移動，則平衡常數減小，
故答案為：$\frac{{c}^{6}（CO）}{c（{N}_{2}）}$；減小；
（3）t₂時引起v_正突變、v_逆漸變的原因是，增大了氮氣的濃度，平衡正向正向移動，v_正＞v_逆，t₃時速率變大，但平衡未移動，而兩邊的化學計量數不等，故不是增大壓強，而引起變化的因素是加入（使用）了（正）催化劑；t₅時引起v_逆、v_正都變大，但v_逆＞v_正平衡正向移動，該反應為放熱反應，且為體積增大的反應，所以變化的原因是升高溫度或縮小容器體積，
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．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握K的意義、化學平衡移動為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意平衡常數表達式中不能出現固體，題目難度不大．