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，通過以下反應制得：

_SiO2＋_C＋_N2_Si3N4＋_CO

（1）配平上述反應的化學方程式（將化學計量數填在方框內）；

（2）該反應的氧化劑是___，其還原產物是___；

（3）該反應的平衡常數表達式為K=___；

（4）若知上述反應為放熱反應，則其反應熱△H___0（填“＞”、“<”或“=”）；升高溫度，其平衡常數值___（填“增大”、“減小”或“不變”）；

（5）若使壓強增大，則上述平衡向___反應方向移動（填“正”或“逆”）；

（6）若已知CO生成速率為v(CO)=18mol/(L·min)，則N2消耗速速率為v(N2)=___mol/(L·min)。

Answer 1

【答案】3 6 2 1 6 N2 Si3N4 K=或K= < 減小 逆 6

【解析】

(1)根據化合價的變化結合電子守恒元素守恒配平方程式；

(2)氧化劑得電子化合價降低，得到還原產物；

(3)根據化學平衡常數的概念：平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，注意固體度為常數，不寫入；

(4)放熱反應焓變小于零，放熱反應升溫平衡逆向移動，據此分析；

(5)增大壓強平衡向壓強減小的方向移動；

(6)依據同一反應中速率之比等于計量數之比分析；

(1)反應中C元素由0價變為+2價，N元素由0價變為-3價，一個氮氣中有兩個氮原子，所以C和N2的計量數之比為3:1，再結合元素守恒可得方程式為：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)═Si3N4(s)+6CO(g)；

(2)反應中N2得電子化合價降低，所以氮氣為氧化劑，得到的產物Si3N4為還原產物；

(3)根據化學平衡常數的概念可知該反應平衡常數K=或K=；

(4)對于放熱反應，反應熱△H＜0；對于放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，K減小；

(5)增大壓強平衡向壓強減小的方向移動，即向氣體計量數之和小的方向移動，所以增大壓強該反應逆向移動；

(6)已知CO生成速率為v(CO)=18molL-1min-1，根據速率之比等于化學計量數之比，則3v(N2)= v(CO)，所以v(N2)=6molL-1min-1。