Question

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?dú)饬髦�，通過(guò)以下反應(yīng)制得：3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）該反應(yīng)的氧化劑是

 

，2molN₂參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

 

．
（2）達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、CO的量），反應(yīng)速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖．圖中t₄時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是

 

；如圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時(shí)間是

 

．
（3）若該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 K=729，則在同溫度下1L密閉容器中，足量的SiO₂和C與2mol N₂充分反應(yīng)，則N₂的轉(zhuǎn)化率是

 

（提示：27²=729）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,氧化還原反應(yīng),化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）根據(jù)化合價(jià)降低的是氧化劑，標(biāo)注元素化合價(jià)，結(jié)合化合價(jià)變化計(jì)算電子轉(zhuǎn)移；
（2）t4時(shí)正逆反應(yīng)速率都較原平衡時(shí)的速率大，可升高溫度或增大壓強(qiáng)；t₆時(shí)正逆反應(yīng)速率都較原平衡時(shí)的速率大，但平衡不移動(dòng)，前后氣體系數(shù)之和不等，只能是使用催化劑；在反應(yīng)向逆反應(yīng)之前衡混合物中CO的含量最高；
（3）結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算．

解答： 解：（1）化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑，氮元素化合價(jià)0價(jià)變化為-3價(jià)，化合價(jià)降低，所以氮?dú)庾鲅趸瘎�，�?molN2反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移12mol，2molN₂參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12N_A； 
故答案為：氮?dú)猓?2N_A；
（2）t₄時(shí)正逆反應(yīng)速率都較原平衡時(shí)的速率大，可升高溫度或增大壓強(qiáng)；t₆時(shí)正逆反應(yīng)速率都較原平衡時(shí)的速率大，但平衡不移動(dòng)，前后氣體系數(shù)之和不等，只能是使用催化劑；在t₄時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則t3～t4時(shí)平衡混合物中CO的含量最高，
故答案為：升高溫度或縮小體積；t₃～t₄．
（3 ）設(shè)反應(yīng)的N₂的物質(zhì)的量為x，
     3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高溫  .

Si₃N₄（s）+6CO（g）
起始：2mol                          0
轉(zhuǎn)化：x                            3x
平衡：2-x                          3x
則平衡時(shí)N₂的濃度為（2-x）mol/L，CO的濃度為3x mol/L，則有：

(3x)6

(2-x)2

=729，解之得x=1，
則N₂的轉(zhuǎn)化率是

1

2

×100%=50%，
故答案為：50%；

點(diǎn)評(píng)：本題是一道綜合題，主要考查了氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，難度不大，做題時(shí)注意平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用．．