Question

氮化硅（Si₃N₄）是一种新型陶瓷材料，它可在高温下的氮气流中由石英与焦炭通过以下反应制得：
3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）+Q（Q＞0）
完成下列填空：
（1）某温度下该反应在一容积为2L的密闭容器中进行，2min后达到平衡，刚好有2mol电子发生转移，则2min内反应的速率为：v（CO）=

0.25mol/L?min

；该反应的平衡常数表达式为

c6(CO)

c2(N2)

．
（2）其它条件不变时仅增大压强，则

c

．
a．K值减小，平衡向逆反应方向移动
b．K值增大，平衡向正反应方向移动
c．K值不变，平衡向逆反应方向移动
d．K值不变，平衡向正反应方向移动
（3）一定条件下能说明上述反应已达平衡的是

cd

．
a．c（N₂ ）：c（CO）=1：3        b．3v（N₂ ）=v（CO）      c．固体质量不再改变       d．气体密度不再改变
（4）达到平衡后改变某一条件，反应速率v与时间t的关系如图所示．
若不改变N₂与CO的量，则图中t₄时引起变化的原因可能是

升高温度后压缩体积增大压强

；图中t₆时引起变化的原因可能是

加入催化剂

．由图可知，平衡混合物中CO含量最高的时间段是

t₃～t₄

．

Answer 1

分析：（1）根据转移电子和一氧化碳的关系式计算一氧化碳的物质的量，再根据v（CO）=

△n V

△t

计算；
平衡常数K=

c6(CO)

c2(N2)

；
（2）其它条件不变时仅增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，平衡常数只与温度有关；
（3）反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各物质的浓度、百分含量不变，可以及由此衍生的一些量也不发生变化，由此进行判断；
（4）若不改变N₂、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，改变条件为升高温度后压缩体积增大压强；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．

解答：解：（1）3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）+Q（Q＞0）中，当有2mol电子转移时，生成n（CO）=

2mol

2

×1=1mol，v（CO）=

△n V

△t

=

1mol 2L

2min

=0.25 mol/L?min，平衡常数K=

c6(CO)

c2(N2)

，

故答案为：0.25 mol/L?min，平衡常数K=

c6(CO)

c2(N2)

；
（2）其它条件不变时仅增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，平衡常数只与温度有关，所以该反应向逆反应方向移动，温度不变平衡常数不变，故选c；
（3）a．当c（N₂ ）：c（CO）=1：3时，该反应不一定达到平衡状态，这与反应物浓度和转化率有关，故错误；
b．无论该反应是否达到平衡状态，都存在3v（N₂ ）=v（CO），故错误；     
c．当固体质量不再改变时，该反应达到平衡状态，故正确；       
d．当气体密度不再改变时，各物质的浓度不再改变，该反应达到平衡状态，故正确；
故选c、d；
（4）若不改变N₂、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，改变条件为升高温度后压缩体积增大压强；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：升高温度后压缩体积增大压强；加入催化剂；t₃～t₄．

点评：考查化学平衡常数与影响因素、平衡状态判断、影响平衡移动的因素与平衡图象等，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态，为易错点．