Question

8．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=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$；
（2）若知上述反应为放热反应，则其反应热△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）；升高温度，其平衡常数值减小（填“增大”、“减小”或“不变”）；
若已知CO生成速率为v（CO）=18mol•L^-1•min^-1，则N₂消耗速率为v（N₂）=6mol•L^-1•min^-1
（3）达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N₂、CO的量），反应速率v与时间t的关系如图．图中t₄时引起平衡移动的条件可能是增大压强或升高温度；
（4）图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是t₃～t₄．
（5）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ•mol^-1；H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1，；由此可知H₂燃烧热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）；△H=-285.8•mol^-1；．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡常数的概：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，注意固体度为常数，不写入；
（2）对于放热反应，反应热△H＜0；对于放热反应，温度升高，平衡逆向移动，K减小；根据速率之比等于化学计量数之比计算；
（3）若不改变H₂、CO的量，由图可知，t₄时瞬间正、逆反应都增大，平衡向逆反应移动，改变条件为压缩体积增大压强，由（2）已知反应为放热反应，升高温度速率加快，反应逆向移动也可；
（4）t₆时瞬间正、逆反应都增大，平衡不移动，故应是加入催化剂，t₂时改变改变条件，平衡向正反应移动，在t₃时重新到达平衡，t₄时改变条件，平衡向逆反应移动，t₅时由达平衡，故t₃～t₄平衡状态CO的含量最高；
（5）已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ•mol^-1；
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1，根据盖斯定律，结合燃烧热的概念可得答案．

解答 解：（1）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：K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$
（2）对于放热反应，反应热△H＜0；对于放热反应，温度升高，平衡逆向移动，K减小；已知CO生成速率为v（CO）=18mol•L^-1•min^-1，根据速率之比等于化学计量数之比，则N₂消耗速率为v（N₂）=$\frac{1}{3}$×18mol•L^-1•min^-1=6mol•L^-1•min^-1；
故答案为：＜；减小； 6mol•L^-1•min^-1
（3）若不改变H₂、CO的量，由图可知，t₄时瞬间正、逆反应都增大，平衡向逆反应移动，改变条件为压缩体积增大压强，由（2）已知反应为放热反应，升高温度速率加快，反应逆向移动也可；
故答案为：增大压强或升高温度   
（4）t₆时瞬间正、逆反应都增大，平衡不移动，故应是加入催化剂，t₂时改变改变条件，平衡向正反应移动，在t₃时重新到达平衡，t₄时改变条件，平衡向逆反应移动，t₅时由达平衡，故t₃～t₄平衡状态CO的含量最高；
故答案为：t₃～t₄
（5）已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ•mol^-1；
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1，
根据燃烧热的热化学方程式的概念：1mol可燃物充分燃烧生成稳定氧化物的热化学方程式，由盖斯定律：
$①×\frac{1}{2}$+②可得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）；△H=-285.8•mol^-1；
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$ O₂（g）═H₂O（l）；△H=-285.8 kJ•mol^-1

点评 考查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、盖斯定律等，比较基础，注意方程式中物质的状态和燃烧热的概念，注意基础知识的掌握．