Question

(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1300-1700^oC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1300-1700^oC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/min	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45
N2浓度/mol·L^-1	4．00	3．70	3．50	3．36	3．26	3．18	3．10	3．00	3．00	3．00
CO浓度/mol·L^-1	0．00	0．90	1．50	1．92	2．22	2．46	2．70

Answer

(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）

【解析】（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＝。