题目内容
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：
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，则反应中转移电子数为
（3）分析反应可推测碳、氮气的氧化性：C
（4）氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉（Al2O3），热稳定性好，化学性质稳定．以下用途正确的是
A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等热工设备
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，将受到资源的限制，发展前余暗谈．
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，则反应中转移电子数为
10
10
NA，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（Al2O3），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、铝电解槽衬里等热工设备
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，将受到资源的限制，发展前余暗谈．
分析：（1）由产物CO可知，SiO2与C化学计量数之比为1：2 由产物Si3N4可知SiO2与N2化学计量数之比为3：4，所以SiO2、C+、N2化学计量数之比为3：6：4，令SiO2的化学计量数为3，结合元素守恒可知Si3N4、CO化学计量数分别为1、6．
（2）反应中只有C元素的化合价升高，氮气有剩余，根据CO计算电子转移，C元素化合价由0价升高为+2价，转移电子的物质的量为CO的2倍．N2与CO的相对分子质量都是28，混合气体的平均相对分子质量不变．
（3）反应中N2作氧化剂，C是还原剂，N2将C氧化．
（4）由信息可知，氮化硅机械强度高，硬度大，热稳定性好，化学性质稳定，氮化硅属于原子晶体，不是电的良导体，制备氮化硅的资源丰富，自然界中有大量的氮气与二氧化硅，具有广阔的发展前景．
（2）反应中只有C元素的化合价升高，氮气有剩余，根据CO计算电子转移，C元素化合价由0价升高为+2价，转移电子的物质的量为CO的2倍．N2与CO的相对分子质量都是28，混合气体的平均相对分子质量不变．
（3）反应中N2作氧化剂，C是还原剂，N2将C氧化．
（4）由信息可知，氮化硅机械强度高，硬度大，热稳定性好，化学性质稳定，氮化硅属于原子晶体，不是电的良导体，制备氮化硅的资源丰富，自然界中有大量的氮气与二氧化硅，具有广阔的发展前景．
解答：解：（1）由产物CO可知，SiO2与C化学计量数之比为1：2 由产物Si3N4可知SiO2与N2化学计量数之比为3：2，所以SiO2、C、N2化学计量数之比为3：6：2，令SiO2的化学计量数为3，C、N2化学计量数分别为6、2，结合元素守恒可知Si3N4、CO化学计量数分别为1、6，配平后方程式为3SiO2+6C+2N2
Si3N4+6CO．
故答案为：3、6、2、1、6．
（2）反应中只有C元素的化合价升高，氮气有剩余，根据CO计算电子转移，C元素化合价由0价升高为+2价，转移电子的物质的量为CO的2倍，所以反应中转移电子数为5mol×2×NAmol-1=10NA．
N2与CO的相对分子质量都是28，所以混合气体的平均相对分子质量为28．
故答案为：10；28．
（3）反应中N2作氧化剂，C是还原剂，N2将C氧化为CO，所以氧化性C＜N2．
故答案为：＜．
（4）A、氮化硅热稳定性好，可以用于热工设备，故A正确；
B、氮化硅属于原子晶体，不是电的良导体，故B错误；
C、氮化硅机械强度高，硬度大，可以替代同类型金属发动机，故C正确；
D、制备氮化硅的资源丰富，具有广阔的发展前景，故D错误．
故选：AC．
| ||
故答案为：3、6、2、1、6．
（2）反应中只有C元素的化合价升高，氮气有剩余，根据CO计算电子转移，C元素化合价由0价升高为+2价，转移电子的物质的量为CO的2倍，所以反应中转移电子数为5mol×2×NAmol-1=10NA．
N2与CO的相对分子质量都是28，所以混合气体的平均相对分子质量为28．
故答案为：10；28．
（3）反应中N2作氧化剂，C是还原剂，N2将C氧化为CO，所以氧化性C＜N2．
故答案为：＜．
（4）A、氮化硅热稳定性好，可以用于热工设备，故A正确；
B、氮化硅属于原子晶体，不是电的良导体，故B错误；
C、氮化硅机械强度高，硬度大，可以替代同类型金属发动机，故C正确；
D、制备氮化硅的资源丰富，具有广阔的发展前景，故D错误．
故选：AC．
点评：考查氧化还原反应配平及计算、氧化性还原性比较、晶体结构与性质等，难度中等，注意掌握化学方程式常用的配平方法．
练习册系列答案
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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
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 |
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）
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：
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．
| ||
（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
（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 |
（5）若压缩（4）中的密闭体系，则上述平衡向
（6）能使SiO2的转化率增大的措施是
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．