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)
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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)该反应的氧化剂是 ,2molN2参加反应转移电子数为 ; (2)该反应的平衡常数表达式为K= ; (3)若CO的生成速率为v(CO)=18mol·L-1·min-1,则N2的消耗速率为v(N2)= (4)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 ;图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是 。
(5)若该反应的平衡常数为 K=729,则在同温度下1L密闭容器中,足量的SiO2和C与2mol N2充分反应,则N2的转化率是 (提示:272 = 729) |
答案
(1)氮气 (1分) 12NA (1分)(2)K=[c(CO)]6/[c(N2)]2 (2分)(3)6 mol•L-1•min-1 (1分) (4)升高温度或增大压强(2分) t3~t4(2分) (5)50%(2分) |
解析
试题分析:(1)反应中N元素的化合价降低,有0价降为-3价,则氧化剂为氮气,氧化剂对应的生成物为还原产物,应为氮化硅,故答案为:氮气;氮化硅;(2)平衡常数等于气体生成物的浓度幂之积除以气体反应物的浓度幂之积,则K=[c(CO)]6/[c(N2)]2(3)反应放热,△H<0,升高温度平衡移动逆反应方向移动,平衡常数减小,速率之比等于化学计量数之比,则v(N2)=1/3×v(CO)=1/3×18mol•L-1•min‑1="6" mol•L-1•min‑1(4) t4时正逆反应速率都较原平衡时的速率大,可升高温度或增大压强,在t4时反应向逆反应方向移动,则t3~t4时平衡混合物中CO的含量最高,故答案为:升高温度或增大压强,t3~t4; (5)设反应的N2的物质的量为x, 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g) 起始: 2mol 0 转化: x 3x 平衡: 2-x 3x 则平衡时N2的浓度为(2-x)mol/L,CO的浓度为3x mol/L,则有:(3x)6/(2-x)2=729,解之得x=1,则N2的转化率是50%。 |
举一反三
固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO来生产甲醇燃料的方法: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H = -49.0 kJ·mol-1, 某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。
(1)a点正反应速率_______(填大于、等于或小于)逆反应速率。 (2)下列时间段平均反应速率最大的是__________。A.0~1min | B.1~3min | C.3~8min | D.8~11min | (3)求平衡时CO2的转化率 和该条件下的平衡常数K 。 (4)仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是 ,曲线II对应的实验条件改变是 。 |
对于可逆反应A(g) + 2B(g) 2C(g)(正反应吸热),下列图象正确的是
A B C D |
某温度下,体积一定的密闭容器中进行可逆反应:X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH > 0, 下列叙述正确的是A.加入少量W,逆反应速率增大 | B.当容器中气体密度不变时,反应达到平衡 | C.升高温度,Y的百分含量减少 | D.平衡后加入X,上述反应的ΔH增大 |
|
活性炭可处理大气污染物NO。T℃时,在1L密闭容器中加入NO气体和炭粉,发生反应生成两种气体A和B,测得各物质的物质的量如下:
| 活性炭/mol
| NO/mol
| A/mol
| B/mol
| 起始状态
| 2.030
| 0.100
| 0
| 0
| 2 min时
| 2.000
| 0.040
| 0.030
| 0.030
| (1)2 min内,用NO表示该反应的平均速率v(NO)=______mol·L-1·min-1。 (2)该反应的化学方程式是______;T℃时,它的平衡常数K=9/16,则2 min时反应______(填“是”或“不是”)平衡状态;已知升高温度时,K增大,则该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)为了提高反应速率和NO的转化率,可采取的措施是______。 |
t ℃时,在体积不变的密闭容器中发生反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g),各组分在不同时刻的浓度如下表:
物质
| X
| Y
| Z
| 初始浓度/mol·L-1
| 0.1
| 0.2
| 0
| 2 min末浓度/mol·L-1
| 0.08
| a
| b
| 平衡浓度/mol·L-1
| 0.05
| 0.05
| 0.1
| 下列说法正确的是 A.平衡时,X的转化率为20% B.t ℃时,该反应的平衡常数为40 C.增大平衡后的体系压强, v正增大,v逆减小,平衡向正反应方向移动 D.前2 min内,用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)="0.03" mol·L-1·min-1 |
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