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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:
精英家教网SiO2(s)+精英家教网C(s)+精英家教网N2(g)
高温
 精英家教网Si3N4(s)+精英家教网CO(g)
(1)配平反应中各物质的化学计量数,并标明电子转移方向和数目.
(2)该反应的氧化剂是
 
,其还原产物是
 
.
(3)上述反应进程中能量变化示意图如图1,试在图象中用虚线表示在反应中使用催化剂后能量的变化情况.
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(4)该反应的平衡常数表达式为K=
 
.升高温度,其平衡常数
 
(选填“增大”、“减小”或“不变”).
(5)该化学反应速率与反应时间的关系如图2所示,t2时引起v正突变、v逆渐变的原因是
 
,t3引起变化的因素为
 
,t5时引起v逆大变化、v正小变化的原因是
 
.
分析:(1)根据氧化还原反应化合价升降总数相等以及质量守恒来解答;
(2)所含元素化合价降低的反应物为氧化剂,氧化剂发生还原反应生成还原产物.
(3)反应中使用催化剂后能降低反应的活化能,进而加快反应速率;
(4)书写平衡常数表达式时,固体和纯液不代入表达式,反应物的总能量比生成物的总能高所以正反应为反热反应.
解答:解:(1)Si的化合价前后未变,N的化合价由0降为-3,C的化合价由0升为+2,生成1个Si3N4化合价降低12,生成1个CO化合价升高2,根据化合价升降总数相等以及质量守恒得,精英家教网,
故答案为:精英家教网;
(2)所含元素化合价降低的反应物是氧化剂,氧化剂被还原得到的生成物是还原产物,所以N2是氧化剂,Si3N4是还原产物.
故答案为:N2; Si3N4;
(3)催化剂后能降低反应的活化能,进而加快反应速率,故答案为:精英家教网;
(4)书写平衡常数表达式时,固体和纯液不代入表达式,所以K=
c6(CO)
c2(N2)
,其正反应为放热反应,升高温度,其平衡常数减小,故答案为:
c6(CO)
c2(N2)
;减小;
(5)t2时引起v正突变、v逆渐变的原因是,增大了氮气的浓度,平衡正向正向移动,v正>v逆,t3时速率变大,但平衡未移动,而两边的化学计量数不等,故不是增大压强,而引起变化的因素是加入(使用)了(正)催化剂;t5时引起v逆、v正都变大,但v逆>v正平衡正向移动,所以变化的原因是升高温度或缩小容器体积,
故答案为:增大了氮气的浓度;加入(使用)了(正)催化剂;升高温度或缩小容器体积.
点评:本题考查学生有关氧化还原反应中的有关概念、配平,电子转移等,化学平衡的图象知识,可以根据所学知识进行回答.
练习册系列答案
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(2012?梧州模拟)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可通过以下反应制得:3SiO2+6C+2N2
 高温 
.
 
Si3N4+6CO,有关说法不正确的是(  )

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(2013?普陀区二模)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,反应如下:3SiCl4+2N2+6H2
高温
Si3N4+12HCl
完成下列填空:
(1)氮化硅可用于制造发动机的耐热部件,因为它属于
原子
原子
 晶体.有关氮化硅的上述反应中,原子最外层只有一个未成对电子的元素是
H、Cl
H、Cl
(填写元素符号);属于非极性分子的化合物的电子式是
.
(2)比较Si和Cl两种元素非金属性强弱的方法是
b
b
.
a.比较两种元素的气态氢化物的沸点
b.比较两种元素的原子获得一个电子时释放能量的大小
c.比较两种元素的原子达到稳定结构获得电子的多少
d.比较相同条件下两种元素氢化物水溶液的酸性强弱
(3)Si与Al、Be具有相似的化学性质,因为
它们都在元素周期表中金属和非金属的分界线附近
它们都在元素周期表中金属和非金属的分界线附近
(简述理由),写出Si与强碱溶液反应的离子反应方程式:
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得:
3
3
SiO2+
6
6
C+
2
2
N2
 高温 
.
 
1
1
Si3N4+
6
6
CO
根据题意完成下列各题:
(1)配平上述化学反应方程式.
(2)为了保证石英和焦炭尽可能的转化,氮气要适当过量.某次反应用了20mol氮气,反应生成了5mol一氧化碳,此时混合气体的平均相对分子质量是
28
28
.
(3)分析反应可推测碳、氮气的氧化性:C
<
<
N2(填“>”“<”“=”).
(4)氮化硅陶瓷的机械强度高,硬度接近于刚玉(A12O3),热稳定性好,化学性质稳定.以下用途正确的是
AC
AC
.
A.可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备
B.在电子工业上制成耐高温的电的良导体
C.研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机
D.氮化硅陶瓷的开发受到资源的限制,没有发展前途.

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氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温、耐磨蚀等优异性能的新型陶瓷.工业上可用如下反应来制取:3SiO2+6C+2N2 
 高压 
.
 
Si3N4+6CO下列说法中不正确的是(  )
A、氮化硅陶瓷可用于制造汽车发动机
B、氮化硅中氮元素的化合价为─3
C、氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料
D、氮化硅不会与任何酸发生反应

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科目:高中化学 来源: 题型:

氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,800℃下,石英、焦炭和氮气通过以下反应可制得氮化硅.3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)
 高温 
.
 
 Si3N4(s)+6CO(g)
(1)该反应中的氧化产物是
 
.
(2)800℃下,该反应的平衡常数表达式K=
 
.
(3)已知:该反应K800℃>K 850℃,则该反应是
 
反应.(填“放热”或“吸热”).
(4)一定温度下,在2L密闭容器内,充入一定量SiO2、C、N2进行上述反应,N2的物质的量随时间(t)的变化如下表:
t/min 0 1 2 3 4 5
n(N2)/mol 2.00 1.40 1.12 1.00 1.00 1.00
从反应初到平衡时,CO的平均生成速率为v(CO)=
 
mol/(L?min).
(5)若压缩(4)中的密闭体系,则上述平衡向
 
反应方向移动.(填“正”或“逆”).
(6)能使SiO2的转化率增大的措施是
 
.(填标号)
A.及时分离出CO气体   B.降低温度  C.增加C的初始量  D.使用适宜催化剂.

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