Question

【题目】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:

　SiO2(s)+　C(s)+　N2(g)　Si3N4(s)+　CO(g)

（1）配平反应中各物质的化学计量数______,已知生成1 mol氮化硅（Si3N4）放出1 591.2 kJ的热量,该反应每转移1 mol e-,放出______kJ的热量。

（2）该反应的平衡常数表达式为K=____。升高温度,其平衡常数______（选填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）该化学反应速率与反应时间的关系如上图所示,t2时引起v(正)突变、v(逆)渐变的原因是_________,t3引起变化的因素为_________,t5时引起v(逆)大变化、v(正)小变化的原因是_________。

（4）利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于___处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为____________。

Answer 1

【答案】 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)1Si3N4(s)+6CO(g) 132.6 减小 增大了氮气的浓度 加入(使用)了(正)催化剂 升高温度或缩小容器体积 N 牺牲阳极的阴极保护法

【解析】（1）C元素化合价由0价升到+2价，N元素化合价由0价降低到-3价，根据化合价升降守恒，C与N2系数比为6∶2，再通过观察法配平方程式，可得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)。每生成1 mol Si3N4，转移12mol e-，则每转移1mol e-，放出（1591.2 kJ÷12）= 132.6kJ的热量。

故答案为：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g) ；132.6；

（2）该反应的平衡常数表达式为：K=；该反应为放热反应，升高温度，平衡左移，平衡常数减小。

故答案为：K=；减小；

（3）t2瞬间，v(正)突然增大，v(逆)没有变化，平衡向正反应方向移动，则t2时增大了反应物的浓度。SiO2和C为固态，改变固体的量对平衡没有影响，则t2时增大了N2的浓度；t3时，v(正)和v(逆)都瞬间增大，而且增得一样多，平衡没有发生移动，则t3时，加入了正催化剂；t5瞬间，v(正)和v(逆)都瞬间增大，且v(逆)＞v(正)，平衡向逆反应方向移动，则t5时升高温度或缩小了容器的体积。

故答案为：增大了氮气的浓度；加入(使用)了(正)催化剂；升高温度或缩小容器体积；

（4）若X为碳，将开关K置于M处，则构成了原电池装置，铁作负极，碳棒作正极，加速铁的腐蚀；将开关K置于N处，则构成了电解池装置，铁接电源负极为阴极，则铁被保护，减缓了铁的腐蚀。若X为锌，开关置于M处，构成原电池，锌为负极，铁为正极，可减缓铁的腐蚀，该化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。