Question

【題目】氮化硅(Si3N4)是一種重要的陶瓷材料，可用石英與焦炭在1400～1450℃的氮氣氣氛下合成：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)﹣Q(Q＞0)，在反應(yīng)條件下，向10L密閉容器中加入反應(yīng)物，10min后達到平衡。完成下列填空：

(1)上述反應(yīng)所涉及的元素，原子半徑由大到小的順序是______。其中一種元素的原子核外s電子數(shù)與p電子數(shù)相等，寫出它的最外層電子排布的軌道表示式______。比較碳、硅兩種元素的非金屬性強弱，可以通過比較______(填：化合物性質(zhì)的差異)來判斷

(2)上述反應(yīng)混合物中的極性分子是______，寫出非極性分子的電子式______。從晶體類型的角度分析用氮化硅制造發(fā)動機中耐熱部件的原因是______

(3)下列措施可以提高二氧化硅轉(zhuǎn)化率的是______(選填編號)

a.增加二氧化硅用量b.升高反應(yīng)溫度

c.增大氣體壓強 d.向反應(yīng)容器中多充入氮氣

(4)下列描述中能說明反應(yīng)已達平衡的是______(選填編號)

a.c(CO)=3c(N2)

b.v (CO)=3v(N2)

c.保持不變

d.氣體的壓強保持不變

(5)測得平衡時固體質(zhì)量減少了11.2g，則用氮氣表示的平均反應(yīng)速率為______

Answer 1

【答案】Si＞C＞N＞O CH4與SiH4的穩(wěn)定性或H2CO3與H2SiO3的酸性 CO 氮化硅是原子晶體、熔點高 bd cd 0.002mol/(L.min)

【解析】

(1)同周期自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑：Si＞C＞N＞O；
上述元素中的一種元素的原子核外s電子數(shù)與p電子數(shù)相等，核外電子數(shù)排布為1s22s22p4，根據(jù)泡利原理、洪特規(guī)則，最外層電子排布的軌道表示式為；
可以利用CH4與SiH4的穩(wěn)定性或H2CO3與H2SiO3的酸性等，比較碳、硅兩種元素的非金屬性強弱；
(2)CO屬于極性分子，氮氣為非金屬性分子，氮氣分子中N原子之間形成3對共用電子對，電子式為，氮化硅是原子晶體、熔點高，可以制造發(fā)動機中耐熱部件；

(3)a．二氧化硅為固體，增加二氧化硅用量，平衡不移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率減小，故a錯誤；
b．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度平衡正向移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率增大，故b正確；
c．正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，增大氣體壓強，平衡逆向移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率減小，故c錯誤；
d．向反應(yīng)容器中多充入氮氣，平衡正向移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率增大，故d正確，
故選：bd；
(4)a．平衡時CO、氮氣的濃度之比不一定等于化學(xué)計量數(shù)之比，故a錯誤；
b．v (CO)=3v(N2)，未指明正逆速率，若均為正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進行，但分別表示正逆速率時，反應(yīng)到達平衡，故b錯誤；
c．為濃度商，平衡正向移動該比值增大，平衡逆向移動該比值減小，溫度不變平衡常數(shù)不變，所以該值不變說明到達平衡，故c正確；
d．隨反應(yīng)進行氣體物質(zhì)的量增大，恒溫恒容下壓強增大，所以氣體的壓強保持不變時說明反應(yīng)到達平衡，故d正確，
故選：cd；
(5)3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g) 根據(jù)方程式可知當(dāng)反應(yīng)2mol氮氣時，固體質(zhì)量減少(氣體增加質(zhì)量)為6×28-56=112g，所以固體質(zhì)量減少了11.2g時，故參加反應(yīng)氮氣物質(zhì)的量為0.2mol，則v(N2)==0.002mol/(L·min)。