题目
氮化硅(Si_3N_4)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。Box SiO_2+Box C+Box N_2=overset(高温) leftharpoonsBox Si_3N_4+Box CO(1)配平上述反应的化学方程式(将化学计量数填在方框内)；(2)该反应的氧化剂是_____ ，其还原产物是_____ ；(3)该反应的平衡常数表达式为K=_____ ；(4)若知上述反应为放热反应，则其反应热△H_____ 零(填“大于”、“小于”或“等于”)；升高温度，其平衡常数值_____(填“增大”、“减小”或“不变”)；(5)若使压强增大，则上述平衡向_____ 反应方向移动(填“正”或“逆”)；(6)若已知CO生成速率为v(CO)＝18mol/(Lcdotmin)，则N_2消耗速速率为v(N_2)＝_____mol/(Lcdotmin)。
氮化硅($$Si_3N_4$$)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。
$$\Box SiO_2$$+$$\Box C$$+$$\Box N_2$$=$$\overset{高温} \rightleftharpoons$$$$\Box Si_3N_4$$+$$\Box CO$$
(1)配平上述反应的化学方程式(将化学计量数填在方框内)；
(2)该反应的氧化剂是_____ ，其还原产物是_____ ；
(3)该反应的平衡常数表达式为K=_____ ；
(4)若知上述反应为放热反应，则其反应热△H_____ 零(填“大于”、“小于”或“等于”)；升高温度，其平衡常数值_____(填“增大”、“减小”或“不变”)；
(5)若使压强增大，则上述平衡向_____ 反应方向移动(填“正”或“逆”)；
(6)若已知$$CO$$生成速率为v($$CO$$)＝18mol/(L$$\cdot$$min)，则$$N_2$$消耗速速率为v($$N_2$$)＝_____mol/(L$$\cdot$$min)。
题目解答
答案
(1)3，6，2，1，6；
(2)$$N_2$$，$$Si_3N_4$$；
(3)K=$$\frac{c^6(CO)}{c^2(N_2)}$$
(4)小于，减小 ；
(5)逆；
(6)6。
解析
步骤 1：配平化学方程式
根据反应物和生成物的化学式，配平化学方程式。首先，确定$$Si_3N_4$$的系数为1，然后根据硅原子守恒，$$SiO_2$$的系数为3。根据氮原子守恒，$$N_2$$的系数为2。最后，根据碳原子守恒，$$C$$的系数为6，$$CO$$的系数为6。因此，配平后的化学方程式为：$$3SiO_2$$+$$6C$$+$$2N_2$$=$$\overset{高温} \rightleftharpoons$$$$1Si_3N_4$$+$$6CO$$。
步骤 2：确定氧化剂和还原产物
在反应中，氮气($$N_2$$)中的氮原子从0价变为-3价，被还原，因此$$N_2$$是氧化剂。氮化硅($$Si_3N_4$$)是氮气被还原后的产物，因此$$Si_3N_4$$是还原产物。
步骤 3：写出平衡常数表达式
平衡常数K的表达式为生成物浓度的乘积除以反应物浓度的乘积，且各物质的浓度均以化学计量数为指数。因此，K=$$\frac{c^6(CO)}{c^2(N_2)}$$。
步骤 4：确定反应热和平衡常数随温度的变化
由于反应是放热的，反应热△H小于零。升高温度，平衡向吸热方向移动，即向逆反应方向移动，因此平衡常数值减小。
步骤 5：确定压强对平衡的影响
由于反应物和生成物的气体分子数相等，压强增大时，平衡不移动。
步骤 6：计算$$N_2$$的消耗速率
根据速率之比等于化学计量数之比，$$N_2$$的消耗速率v($$N_2$$)=$$\frac{1}{3}$$v($$CO$$)=$$\frac{1}{3}$$×18mol/(L$$\cdot$$min)=6mol/(L$$\cdot$$min)。
根据反应物和生成物的化学式，配平化学方程式。首先，确定$$Si_3N_4$$的系数为1，然后根据硅原子守恒，$$SiO_2$$的系数为3。根据氮原子守恒，$$N_2$$的系数为2。最后，根据碳原子守恒，$$C$$的系数为6，$$CO$$的系数为6。因此，配平后的化学方程式为：$$3SiO_2$$+$$6C$$+$$2N_2$$=$$\overset{高温} \rightleftharpoons$$$$1Si_3N_4$$+$$6CO$$。
步骤 2：确定氧化剂和还原产物
在反应中，氮气($$N_2$$)中的氮原子从0价变为-3价，被还原，因此$$N_2$$是氧化剂。氮化硅($$Si_3N_4$$)是氮气被还原后的产物，因此$$Si_3N_4$$是还原产物。
步骤 3：写出平衡常数表达式
平衡常数K的表达式为生成物浓度的乘积除以反应物浓度的乘积，且各物质的浓度均以化学计量数为指数。因此，K=$$\frac{c^6(CO)}{c^2(N_2)}$$。
步骤 4：确定反应热和平衡常数随温度的变化
由于反应是放热的，反应热△H小于零。升高温度，平衡向吸热方向移动，即向逆反应方向移动，因此平衡常数值减小。
步骤 5：确定压强对平衡的影响
由于反应物和生成物的气体分子数相等，压强增大时，平衡不移动。
步骤 6：计算$$N_2$$的消耗速率
根据速率之比等于化学计量数之比，$$N_2$$的消耗速率v($$N_2$$)=$$\frac{1}{3}$$v($$CO$$)=$$\frac{1}{3}$$×18mol/(L$$\cdot$$min)=6mol/(L$$\cdot$$min)。