题目内容
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:| 高温 |
(1)配平反应中各物质的化学计量数,并标明电子转移方向和数目.
(2)该反应的氧化剂是
(3)上述反应进程中能量变化示意图如图1,试在图象中用虚线表示在反应中使用催化剂后能量的变化情况.
(4)该反应的平衡常数表达式为K=
(5)该化学反应速率与反应时间的关系如图2所示,t2时引起v正突变、v逆渐变的原因是
分析:(1)根据氧化还原反应化合价升降总数相等以及质量守恒来解答;
(2)所含元素化合价降低的反应物为氧化剂,氧化剂发生还原反应生成还原产物.
(3)反应中使用催化剂后能降低反应的活化能,进而加快反应速率;
(4)书写平衡常数表达式时,固体和纯液不代入表达式,反应物的总能量比生成物的总能高所以正反应为反热反应.
(2)所含元素化合价降低的反应物为氧化剂,氧化剂发生还原反应生成还原产物.
(3)反应中使用催化剂后能降低反应的活化能,进而加快反应速率;
(4)书写平衡常数表达式时,固体和纯液不代入表达式,反应物的总能量比生成物的总能高所以正反应为反热反应.
解答:解:(1)Si的化合价前后未变,N的化合价由0降为-3,C的化合价由0升为+2,生成1个Si3N4化合价降低12,生成1个CO化合价升高2,根据化合价升降总数相等以及质量守恒得,
,
故答案为:
;
(2)所含元素化合价降低的反应物是氧化剂,氧化剂被还原得到的生成物是还原产物,所以N2是氧化剂,Si3N4是还原产物.
故答案为:N2; Si3N4;
(3)催化剂后能降低反应的活化能,进而加快反应速率,故答案为:
;
(4)书写平衡常数表达式时,固体和纯液不代入表达式,所以K=
,其正反应为放热反应,升高温度,其平衡常数减小,故答案为:
;减小;
(5)t2时引起v正突变、v逆渐变的原因是,增大了氮气的浓度,平衡正向正向移动,v正>v逆,t3时速率变大,但平衡未移动,而两边的化学计量数不等,故不是增大压强,而引起变化的因素是加入(使用)了(正)催化剂;t5时引起v逆、v正都变大,但v逆>v正平衡正向移动,所以变化的原因是升高温度或缩小容器体积,
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.
故答案为:
(2)所含元素化合价降低的反应物是氧化剂,氧化剂被还原得到的生成物是还原产物,所以N2是氧化剂,Si3N4是还原产物.
故答案为:N2; Si3N4;
(3)催化剂后能降低反应的活化能,进而加快反应速率,故答案为:
(4)书写平衡常数表达式时,固体和纯液不代入表达式,所以K=
| c6(CO) |
| c2(N2) |
| c6(CO) |
| c2(N2) |
(5)t2时引起v正突变、v逆渐变的原因是,增大了氮气的浓度,平衡正向正向移动,v正>v逆,t3时速率变大,但平衡未移动,而两边的化学计量数不等,故不是增大压强,而引起变化的因素是加入(使用)了(正)催化剂;t5时引起v逆、v正都变大,但v逆>v正平衡正向移动,所以变化的原因是升高温度或缩小容器体积,
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.
点评:本题考查学生有关氧化还原反应中的有关概念、配平,电子转移等,化学平衡的图象知识,可以根据所学知识进行回答.
练习册系列答案
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氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温、耐磨蚀等优异性能的新型陶瓷.工业上可用如下反应来制取:3SiO2+6C+2N2
Si3N4+6CO下列说法中不正确的是( )
| ||
| A、氮化硅陶瓷可用于制造汽车发动机 |
| B、氮化硅中氮元素的化合价为─3 |
| C、氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料 |
| D、氮化硅不会与任何酸发生反应 |
氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,800℃下,石英、焦炭和氮气通过以下反应可制得氮化硅.3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)
Si3N4(s)+6CO(g)
(1)该反应中的氧化产物是 .
(2)800℃下,该反应的平衡常数表达式K= .
(3)已知:该反应K800℃>K 850℃,则该反应是 反应.(填“放热”或“吸热”).
(4)一定温度下,在2L密闭容器内,充入一定量SiO2、C、N2进行上述反应,N2的物质的量随时间(t)的变化如下表:
从反应初到平衡时,CO的平均生成速率为v(CO)= mol/(L?min).
(5)若压缩(4)中的密闭体系,则上述平衡向 反应方向移动.(填“正”或“逆”).
(6)能使SiO2的转化率增大的措施是 .(填标号)
A.及时分离出CO气体 B.降低温度 C.增加C的初始量 D.使用适宜催化剂.
| ||
(1)该反应中的氧化产物是
(2)800℃下,该反应的平衡常数表达式K=
(3)已知:该反应K800℃>K 850℃,则该反应是
(4)一定温度下,在2L密闭容器内,充入一定量SiO2、C、N2进行上述反应,N2的物质的量随时间(t)的变化如下表:
| t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| n(N2)/mol | 2.00 | 1.40 | 1.12 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
(5)若压缩(4)中的密闭体系,则上述平衡向
(6)能使SiO2的转化率增大的措施是
A.及时分离出CO气体 B.降低温度 C.增加C的初始量 D.使用适宜催化剂.