氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可在高溫下的氮氣流中由石英與焦炭通過以下反應(yīng)制得:3SiO2(s) + 6C(s) + 2N2(g) Si3N4(s) + 6CO(g) + Q(Q>0)

完成下列填空:

(1)某溫度下該反應(yīng)在一容積為2L的密閉容器中進行,2min后達到平衡,剛好有2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,則2min內(nèi)反應(yīng)的速率為:v(CO) =               ;該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為             。

(2)其它條件不變時僅增大壓強,則                 。

a.K值減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動  

b.K值增大,平衡向正反應(yīng)方向移動

c.K值不變,平衡向逆反應(yīng)方向移動    

d.K值不變,平衡向正反應(yīng)方向移動

(3)一定條件下能說明上述反應(yīng)已達平衡的是      。

a.c(N2 ) : c(CO) = 1:3        b.3v(N2 ) = v(CO)

c.固體質(zhì)量不再改變         d.氣體密度不再改變

達到平衡后改變某一條件,反應(yīng)速率v與時間t的關(guān)系如圖所示。 

若不改變N2與CO的量,則圖中t4時引起變化的原因可能是                    ;圖中t6時引起變化的原因可能是               。

由圖可知,平衡混合物中CO含量最高的時間段是                   

 

【答案】

(1)0.25 mol/L·min(1分,計算或單位錯不給分);   K=(1分)(2)c   (1分)

(3)c、d(1分×2)33、升高溫度或縮小體積(增大壓強)(1分);加入了催化劑(1分)。

t3~t4(1分)。

【解析】

試題分析:(1)可逆反應(yīng)3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)⇌Si3N4(s)+6CO(g)的平衡常數(shù)k=該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆反應(yīng)進行,化學(xué)平衡常數(shù)減。唬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,氮氣的生成速率與消耗速率不相等,反應(yīng)未達平衡狀態(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),與氮氣的轉(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;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時重新到達平衡,t4時改變條件,平衡向逆反應(yīng)移動,t5時由達平衡,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;加入催化劑;t3~t4。

考點: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。

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?梧州模擬)氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可通過以下反應(yīng)制得:3SiO2+6C+2N2
 高溫 
.
 
Si3N4+6CO,有關(guān)說法不正確的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?普陀區(qū)二模)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件,能大幅度提高發(fā)動機的熱效率.工業(yè)上用化學(xué)氣相沉積法制備氮化硅,反應(yīng)如下:3SiCl4+2N2+6H2
高溫
Si3N4+12HCl
完成下列填空:
(1)氮化硅可用于制造發(fā)動機的耐熱部件,因為它屬于
原子
原子
 晶體.有關(guān)氮化硅的上述反應(yīng)中,原子最外層只有一個未成對電子的元素是
H、Cl
H、Cl
(填寫元素符號);屬于非極性分子的化合物的電子式是

(2)比較Si和Cl兩種元素非金屬性強弱的方法是
b
b

a.比較兩種元素的氣態(tài)氫化物的沸點
b.比較兩種元素的原子獲得一個電子時釋放能量的大小
c.比較兩種元素的原子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)獲得電子的多少
d.比較相同條件下兩種元素氫化物水溶液的酸性強弱
(3)Si與Al、Be具有相似的化學(xué)性質(zhì),因為
它們都在元素周期表中金屬和非金屬的分界線附近
它們都在元素周期表中金屬和非金屬的分界線附近
(簡述理由),寫出Si與強堿溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式:
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可用石英與焦炭在高溫的氮氣流中反應(yīng)制得:
3
3
SiO2+
6
6
C+
2
2
N2
 高溫 
.
 
1
1
Si3N4+
6
6
CO
根據(jù)題意完成下列各題:
(1)配平上述化學(xué)反應(yīng)方程式.
(2)為了保證石英和焦炭盡可能的轉(zhuǎn)化,氮氣要適當過量.某次反應(yīng)用了20mol氮氣,反應(yīng)生成了5mol一氧化碳,此時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是
28
28

(3)分析反應(yīng)可推測碳、氮氣的氧化性:C
N2(填“>”“<”“=”).
(4)氮化硅陶瓷的機械強度高,硬度接近于剛玉(A12O3),熱穩(wěn)定性好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定.以下用途正確的是
AC
AC

A.可以在冶金工業(yè)上制成坩堝、鋁電解槽襯里等設(shè)備
B.在電子工業(yè)上制成耐高溫的電的良導(dǎo)體
C.研發(fā)氮化硅的全陶發(fā)動機替代同類型金屬發(fā)動機
D.氮化硅陶瓷的開發(fā)受到資源的限制,沒有發(fā)展前途.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

氮化硅(Si3N4)是一種具有耐高溫、耐磨蝕等優(yōu)異性能的新型陶瓷.工業(yè)上可用如下反應(yīng)來制。3SiO2+6C+2N2 
 高壓 
.
 
Si3N4+6CO下列說法中不正確的是(  )
A、氮化硅陶瓷可用于制造汽車發(fā)動機
B、氮化硅中氮元素的化合價為─3
C、氮化硅陶瓷屬于新型無機非金屬材料
D、氮化硅不會與任何酸發(fā)生反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,800℃下,石英、焦炭和氮氣通過以下反應(yīng)可制得氮化硅.3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)
 高溫 
.
 
 Si3N4(s)+6CO(g)
(1)該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物是
 

(2)800℃下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=
 

(3)已知:該反應(yīng)K800℃>K 850℃,則該反應(yīng)是
 
反應(yīng).(填“放熱”或“吸熱”).
(4)一定溫度下,在2L密閉容器內(nèi),充入一定量SiO2、C、N2進行上述反應(yīng),N2的物質(zhì)的量隨時間(t)的變化如下表:
t/min 0 1 2 3 4 5
n(N2)/mol 2.00 1.40 1.12 1.00 1.00 1.00
從反應(yīng)初到平衡時,CO的平均生成速率為v(CO)=
 
mol/(L?min).
(5)若壓縮(4)中的密閉體系,則上述平衡向
 
反應(yīng)方向移動.(填“正”或“逆”).
(6)能使SiO2的轉(zhuǎn)化率增大的措施是
 
.(填標號)
A.及時分離出CO氣體   B.降低溫度  C.增加C的初始量  D.使用適宜催化劑.

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