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：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g)．

（1）該反應的平衡常數表達式為K=_______；

（2）若知上述反應為放熱反應，則其反應熱ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”）；升高溫度，其平衡常數值___（填“增大”“減小”或“不變”）)；若已知CO生成速率為v(CO)=15mol·L-1·min-1，則N2消耗速率為v(N2)=______；

（3）達到平衡后，改變某一外界條件（不改變N2、CO的量），反應速率v與時間t的關系如圖．圖中t2時引起平衡移動的條件可能是__________；圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時間是________。

Answer 1

【答案】 ＜ 減小 5mol/(L·min) 減小壓強或降低溫度 t3～t4

【解析】試題分析：（1）根據平衡常數的定義寫平衡常數表達式；（2）放熱反應，焓變小于0；升高溫度，平衡逆向移動；根據速率比等于系數比計算N2消耗速率；（3）根據速率變化和平衡移動方向分析改變的條件。t2～t3平衡正向移動，t4～t5平衡逆向移動，t6～t7平衡沒移動。

解析：（1）根據平衡常數的定義，3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g)，平衡常數表達式是；（2）放熱反應，焓變＜0；升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數值減小；速率比等于系數比， N2消耗速率為15mol·L-1·min-1 =5mol·L-1·min-1；（3）t2時正逆反應速率都較原平衡時的速小，可降低溫度或減小壓強，t2時V(正) > V(逆)，平衡正向移動，可能降溫或減壓，所以t2時改變的條件可能是能降溫或減壓； t2～t3平衡正向移動，t4～t5平衡逆向移動，t6～t7平衡沒移動，所以t3～t4時平衡混合物中CO的含量最高。