Question

8．氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦�，通過以下反應(yīng)制得：
3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）═Si₃N₄（s）+6CO（g）
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$；
（2）若知上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則其反應(yīng)熱△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）；升高溫度，其平衡常數(shù)值減小（填“增大”、“減小”或“不變”）；
若已知CO生成速率為v（CO）=18mol•L^-1•min^-1，則N₂消耗速率為v（N₂）=6mol•L^-1•min^-1
（3）達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、CO的量），反應(yīng)速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖．圖中t₄時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是增大壓強(qiáng)或升高溫度；
（4）圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時(shí)間是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燃燒熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）；△H=-285.8•mol^-1；．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概：平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，注意固體度為常數(shù)，不寫入；
（2）對(duì)于放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱△H＜0；對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，K減�。桓鶕�(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算；
（3）若不改變H₂、CO的量，由圖可知，t₄時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，改變條件為壓縮體積增大壓強(qiáng)，由（2）已知反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度速率加快，反應(yīng)逆向移動(dòng)也可；
（4）t₆時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動(dòng)，故應(yīng)是加入催化劑，t₂時(shí)改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，在t₃時(shí)重新到達(dá)平衡，t₄時(shí)改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，t₅時(shí)由達(dá)平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)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，根據(jù)蓋斯定律，結(jié)合燃燒熱的概念可得答案．

解答 解：（1）可逆反應(yīng)3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$；
故答案為：K=$\frac{{c}^{6}（CO）}{{c}^{2}（{N}_{2}）}$
（2）對(duì)于放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱△H＜0；對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，K減小；已知CO生成速率為v（CO）=18mol•L^-1•min^-1，根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則N₂消耗速率為v（N₂）=$\frac{1}{3}$×18mol•L^-1•min^-1=6mol•L^-1•min^-1；
故答案為：＜；減小； 6mol•L^-1•min^-1
（3）若不改變H₂、CO的量，由圖可知，t₄時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，改變條件為壓縮體積增大壓強(qiáng)，由（2）已知反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度速率加快，反應(yīng)逆向移動(dòng)也可；
故答案為：增大壓強(qiáng)或升高溫度   
（4）t₆時(shí)瞬間正、逆反應(yīng)都增大，平衡不移動(dòng)，故應(yīng)是加入催化劑，t₂時(shí)改變改變條件，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，在t₃時(shí)重新到達(dá)平衡，t₄時(shí)改變條件，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，t₅時(shí)由達(dá)平衡，故t₃～t₄平衡狀態(tài)CO的含量最高；
故答案為：t₃～t₄
（5）已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ•mol^-1；
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1，
根據(jù)燃燒熱的熱化學(xué)方程式的概念：1mol可燃物充分燃燒生成穩(wěn)定氧化物的熱化學(xué)方程式，由蓋斯定律：
$①×\frac{1}{2}$+②可得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）；△H=-285.8•mol^-1；
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$ O₂（g）═H₂O（l）；△H=-285.8 kJ•mol^-1

點(diǎn)評(píng) 考查化學(xué)平衡常數(shù)與影響因素、影響平衡移動(dòng)的因素、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、蓋斯定律等，比較基礎(chǔ)，注意方程式中物質(zhì)的狀態(tài)和燃燒熱的概念，注意基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．