Question

（8分）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：
□SiO₂＋□C＋□N₂□Si₃N₄＋□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）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”）；
（4）若使压强增大，则上述平衡向　　　　　反应方向移动（填“正”或“逆”）；
（5）若已知CO生成速率为v(CO)＝18mol/(L.min)，则N₂消耗速速率为v(N₂)＝　　　　　　mol/(L.min)。

Answer 1

（1）3，6，2，1，6（2分）
（2）N₂，Si₃N₄      （3）小于    减小   （4）逆   （5）6（每空1分）

（1）反应中碳元素的化合价从0价升高到＋2价，失去2个电子；氮元素的化合价从0价降低到－3价，得到3个电子。所以根据电子的得失守恒可知，还原剂和氧化剂的物质的量之比是3︰1，所以配平后的化学计量数分别依次是3，6，2，1，6。
（2）根据（1）可知氮气是氧化剂，其还原产物是Si₃N₄。
（3）放热反应的△H小于0。升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动，因此平衡常数减小。
（4）根据配平后的方程式可知，正反应是体积增大的，所以增大压强，平衡向逆反应方向移动。
（5）根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知，氮气的消耗速率是18mol/(L.min)÷3＝6mol/(L.min)。