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氣流中，通過以下反應制得：
3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）

高溫

Si₃N₄（s）+6CO（g）△H＜0
（1）該反應的平衡常數表達式為K=

=

c6(CO)

c2(N2)

；升高溫度，其平衡常數值

減小

（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）上述反應的熵變△S

＞

0（選填“＞、＜或=”）．
（3）在一定溫度下上述反應達到平衡的標志是

CD

（填序號）
A．單位時間生成2摩爾Si₃N₄的同時生成1摩爾的N₂
B．容器內c（N₂）：c（CO）=1：3
C．容器內的氣體中，CO的百分含量保持不變
D．單位時間消耗1摩爾SiO₂的同時生成2摩爾的C
（4）達到平衡后，改變某一外界條件，反應速率v與時間t的關系如圖：

若不改變N₂、CO的量，則圖中t₄時引起平衡移動的條件可能是

升高溫度后壓縮體積增大壓強

（寫一種）；圖中t₆時引起變化的條件是

加入催化劑

；圖中表示平衡混合氣體中CO的含量最高的一段時間是

t₃～t₄

．

Answer 1

分析：（1）化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到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、純液體濃度為常數，不用寫固體、純液體的濃度；
該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆反應進行，化學平衡常數減��；
（2）由方程式可知，該反應正反應是氣體物質的量增大的反應，混亂度增大，熵值增大；
（3）反應到達平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的濃度、百分含量不變，可以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，由此進行判斷，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（2）根據平衡移動原理分析，改變影響化學平衡的1個條件，平衡向著減弱這種改變的方向移動，據此結合選項分析．
增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動；
（4）若不改變N₂、CO的量，由圖可知，t₄時瞬間正、逆反應都增大，平衡向逆反應移動，改變條件為升高溫度后壓縮體積增大壓強；t₆時瞬間正、逆反應都增大，平衡不移動，故應是加入催化劑；
t₂時改變改變條件，平衡向正反應移動，在t₃時重新到達平衡，t₄時改變條件，平衡向逆反應移動，t₅時由達平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高．

解答：解：（1）可逆反應3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）的平衡常數k=

c6(CO)

c2(N2)

；
該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆反應進行，化學平衡常數減�。�
故答案為：

c6(CO)

c2(N2)

；減��；
（2）由方程式可知，該反應正反應是氣體物質的量增大的反應，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)，與氮氣的轉化率等有關，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、逆反應都增大，平衡向逆反應移動，改變條件為升高溫度后壓縮體積增大壓強；t₆時瞬間正、逆反應都增大，平衡不移動，故應是加入催化劑；
t₂時改變改變條件，平衡向正反應移動，在t₃時重新到達平衡，t₄時改變條件，平衡向逆反應移動，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．

點評：考查化學平衡常數與影響因素、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，注意方程式中物質的狀態(tài)，理解外界條件對反應速率的影響．