Question

（8分）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）若知上述反應為放熱反應，則其反應熱△H　　　　零（填“大于”、“小于”或“等于”）；升高溫度，其平衡常數值　　　　　（填“增大”、“減小”或“不變”）；
（4）若使壓強增大，則上述平衡向　　　　　反應方向移動（填“正”或“逆”）；
（5）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

（1）3，6，2，1，6（2分）
（2）N₂，Si₃N₄      （3）小于    減小   （4）逆   （5）6（每空1分）

（1）反應中碳元素的化合價從0價升高到＋2價，失去2個電子；氮元素的化合價從0價降低到－3價，得到3個電子。所以根據電子的得失守恒可知，還原劑和氧化劑的物質的量之比是3︰1，所以配平后的化學計量數分別依次是3，6，2，1，6。
（2）根據（1）可知氮氣是氧化劑，其還原產物是Si₃N₄。
（3）放熱反應的△H小于0。升高溫度平衡向吸熱的逆反應方向移動，因此平衡常數減小。
（4）根據配平后的方程式可知，正反應是體積增大的，所以增大壓強，平衡向逆反應方向移動。
（5）根據反應速率之比是相應的化學計量數之比可知，氮氣的消耗速率是18mol/(L.min)÷3＝6mol/(L.min)。