Question

氮化硅(Si₃N₄)是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO₂(s)+6C(s)+2N₂(g)Si₃N₄(s)+6CO(g)

（1）该反应的平衡常数表达式为K=__________；

（2）若已知CO生成速率为ν(CO)=18mol•L^﹣1•min^﹣1，则N₂消耗速率为

ν(N₂)=__________mol•L^﹣1•min^﹣1

（3）在一定温度下，不能作为该可逆反应达到平衡状态的标志是__________；

A．单位时间内1.2molSi﹣O断裂的同时有0.2molN≡N断裂    

B．Si₃N₄的质量不变

C．ν(CO)：ν(N₂)=3：1                               

D．N₂的转化率不变

（4）若该反应的平衡常数为 K=729，则在同温度下1L密闭容器中，足量的SiO₂和C与2mol N₂充分反应，则N₂的转化率是__________(提示：27²=729)

Answer

（1）K=；

（2）6 mol•L﹣1•min﹣1；

（3）AC；

（4）50%；

【解析】

试题分析：（1）K=生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则平衡常数表达式为K=，故答案为：；

（2）CO生成速率为v(CO)=18mol•L-1•min-1，由反应速率之比等于化学计量数之比可知v(N2)=18mol•L-1•min-1×=6 mol•L-1•min-1，故答案为：6 mol•L-1•min-1；

（3）A．单位时间内1.2molSi-O断裂的同时有0.2molN≡N断裂，都表示的是正反应速率，不能判断平衡，故A选； B．Si3N4的质量不变，可知反应达到平衡状态，故B不选；C．v(CO)：v(N2)=3：1，始终存在此关系，不能判断平衡，故C选；D．N2的转化率不变，可知反应达到平衡状态，故D不选；故答案为：AC；

（4）在同温度下1L密闭容器中，足量的SiO2和C与2mol N2充分反应，设转化的氮气为xmol，则

3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)

开始 2mol 0

转化 x 3x

平衡 2-x 3x

=729，解得x=1mol，则N2的转化率是×100%=50%，故答案为：50%。

考点：考查了化学平衡的计算；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断的相关知识。