问题 问答题

(16分) 氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由SiO2与过量焦炭在1300-1700oC的氮气流中反应制得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g)

(1)上述反应氧化剂是                ,已知该反应每转移1mole,放出132.6kJ的热量,该方程式的∆H =                 

(2)能判断该反应(在体积不变的密闭容器中进行)已经达到平衡状态的是(       )

A.焦炭的质量不再变化               B.N2和CO速率之比为1:3

C.生成6molCO同时消耗1mol Si3N4    D.混合气体的密度不再变化

(3)下列措施中可以促进平衡右移的是(       )

A.升高温度   B.降低压强    C.加入更多的SiO2    D.充入N2

(4)该反应的温度控制在1300-1700oC的原因是             

(5)某温度下,测得该反应中N2和CO各个时刻的浓度如下,求0—20 min内N2的平均反应速率           ,该温度下,反应的平衡常数K=               

时间/min051015202530354045
N2浓度/mol·L-14.003.703.503.363.263.183.103.003.003.00
CO浓度/mol·L-10.000.901.501.922.222.462.70   

答案

(16分) (1)N2(2分),∆H= -1591.2 kJ/mol(2分)

(2)ACD(2分)  (3)BD(2分)

(4)温度太低,反应速率太低;该反应是放热反应,温度太高,不利于反应向右进行。(2分)

(5)3.70×10-2mol·L-1·min-1 (3分)   81.0 mol4·L-4(3分)

(1)反应中氮元素的化合价从0价降低到-3价,得到电子,所以氮气是氧化剂。2mol氮气得到12mol电子,所以△H=-132.6kJ/mol×12=-1591.2 kJ/mol。

(2)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以A正确。速率之比是相应的化学计量数之比,因此B中的关系始终是成立,不正确。C中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容积始终是不变的,但质量是变红的,所以D不正确。答案选ACD。

(3)考查外界条件对反应速率的影响。正反应是放热的、调节增大的可逆反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,降低压强,平衡向正反应方向移动,A不正确,B正确。二氧化硅是固体,不影响平衡状态,C不正确。增大氮气浓度,平衡向正反应方向移动,D正确,答案选BD。

(4)由于温度太低,反应速率太低;但反应是放热反应,温度太高,又不利于反应向右进行,所以温度控制在1300~1700oC。

(5)0—20 min内N2的浓度减小了4.00mol./L-3.26mol/L=0.74mol/L、所以反应速率是。平衡时氮气和CO的浓度分别是3.00mol/L和(2.70+0.30)mol/L=3.00mol/L,所以平衡常数K=

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