题目内容

10.氮化硅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)$\stackrel{高温}{?}$   Si3N4(s)+CO(g)
(1)配平上述反应的化学方程式(将化学计量数填在横线上);
(2)该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{6}(CO)}{{c}^{2}({N}_{2})}$;
(3)若上述反应为放热反应,则其反应热?H小于零(填“大于”、“小于”或“等于”);升高温度,则上述平衡向逆反应方向移动(填“正”或“逆”)其平衡常数值减小(填“增大”、“减小”或“不变”);
(4)若温度不变,使压强增大,则上述平衡向逆反应方向移动(填“正”或“逆”);其平衡常数值不变(填“增大”、“减小”或“不变”).

分析 (1)此反应中C的化合价从0升高为+2价,N元素的化合价从0降为-3价,Si元素化合价不变,根据电子守恒(化合价升高守恒)及原子守恒配平此反应的方程式;
(2)化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,注意固体、纯液体浓度为常数,不用写固体、纯液体的浓度;
(3)对于放热反应,反应热△H<0;该反应为放热反应,升高温度平衡逆反应进行,化学平衡常数减小;
(4)增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,平衡常数的影响因素为温度.

解答 解:(1)在反应中碳从0价升高为+2价,而N元素从0价降为-3价,每个N2分子得6个电子,则根据得失电子守恒可知,C和N2的化学计量数之为3:1,再结合原子守恒得此反应的化学方程式为:3 SiO2+6  C+2  N2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$1  Si3N4+6  CO;故答案为:3 SiO2+6  C+2  N2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$  1  Si3N4+6  CO;
(2)可逆反应3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)?Si3N4(s)+6CO(g)的平衡常数K=$\frac{{c}^{6}(CO)}{{c}^{2}({N}_{2})}$;
故答案为:$\frac{{c}^{6}(CO)}{{c}^{2}({N}_{2})}$;
(3)对于放热反应,反应热△H<0;该反应为放热反应,升高温度平衡逆反应进行,化学平衡常数减小;
故答案为:<;逆;减小;
(4)该反应正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,即向逆反应移动;温度不变,平衡常数不变;
故答案为:逆;不变.

点评 考查氧化还原反应方程式配平、化学平衡常数与影响因素、影响平衡移动的因素、化学反应速率计算等,比较基础,注意方程式中物质的状态,注意基础知识的掌握.

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