Question

用氮化硅(Si₃N₄)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl₄(g)+2N₂(g)+6H₂(g) =Si₃N₄(s)+12HCl(g)+Q(Q>0)完成下列填空：

（1）写出N₂的电子式：___________________，写出SiCl₄的结构式：______________。

（2）由氮化硅（Si₃N₄）陶瓷的用途可推测其晶体类型为________。

a.离子晶体   b. 原子晶体     c.分子晶体    d.金属晶体

（3）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H₂的平均反应速率___ mol/(L·min)。

（4）一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是______。

a．3v_逆(N₂)=v_正(H₂)          b．v_正(HCl)=4v_正(SiCl₄)

c．混合气体密度保持不变        d．c(N₂)：c(H₂)：c(HCl)=1：3：6

（5）上述反应达到平衡后，下列说法正确的是________。

a．其他条件不变，压强增大，正反应速率减小

b．其他条件不变，温度升高，正、逆反应速率都增大

c．其他条件不变，增大Si₃N₄物质的量平衡向左移动

d．其他条件不变，增大HCl物质的量平衡向左移动

（6）若平衡时H₂和HCl的物质的量之比为，保持其它条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H₂和HCl的物质的量之比___ （填“>”、“=”或“<”)。

Answer

b 0.02 ac bd <

【解析】（1）本题考查电子式和结构式的书写，N2中两个氮原子共用叁键，即电子式为：，SiCl4中Si与4个Cl形成单键，即结构式为：；（2）考查晶体的类型，根据Si3N4的特点：耐热说明熔点高，这是原子晶体的特点，因此Si3N4属于原子晶体，故b正确；（3）考查化学反应速率的计算，固体质量增加2.8g，说明生成Si3N4的质量为2.8g，即物质的量为2.8/140mol=0.02mol，根据反应方程式，消耗氢气的物质的量为0.02×6mol=0.12mol，根据化学反应速率的数学表达式，v(H2)=0.12/(2×3)mol/(L·min)=0.02 mol/(L·min)；（4）考查化学平衡状态的判断，a、要求两个速率的方向是一个向正反应方向进行，一个向逆反应方向进行，且它们的速率之比等于化学计量数之比，v逆(N2)说明反应向逆反应方向进行，v正(H2)说明反应向正反应方向进行，v逆(N2)：v正(H2)=1：3，等于其化学计量数之比，说明反应达到平衡，故a正确；b、类似选项a的分析，不能说明反应达到平衡，故b错误；c、Si3N4为固体，其余为气体，根据质量守恒，气体质量减少，容器是恒容状态，气体体积不变，因此当密度不再改变，说明反应达到平衡，故c正确；d、没有给出反应起始时的投入量，无法判断是否达到平衡，故d错误；（5）考查影响化学反应速率的因素和化学平衡移动的因素，a、增大压强，化学反应速率增大，故a错误；b、升高温度，正逆反应速率加快，故b正确；c、Si3N4是固体，浓度视为常数，增加Si3N4的量，平衡不移动，故c错误；d、HCl是气体，增加HCl的量，平衡向逆反应方向进行，故d正确；（6）考查影响化学平衡移动的因素，此反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向进行，H2量减少，HCl的量增加，因此此比值减小，即填“<”。

点睛：用不同物质的反应速率表示达到平衡，要求反应的方向是一正一逆，且反应速率速率之比等于化学计量数之比，注意类似v正(HCl)=4v正(SiCl4)这种，v正(HCl)：v正(SiCl4)≠1：4。