Question

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：

 

SiO₂+

 

C+

 

N₂

高温  .

 

Si₃N₄+

 

CO．
根据题意完成下列各题：
（1）配平上述化学反应方程式．

 

SiO₂+

 

C+

 

N₂

高温  .

 

Si₃N₄+

 

CO．
（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30mol氮气，反应生成了5mol一氧化碳，则此时混合气体的平均摩尔质量是

 

．
（3）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

 

．
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．

Answer 1

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）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）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

高温  .

 Si₃N₄+6CO，
故答案为：3；6；2；1；6；
 （2）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，则此时混合气体的平均摩尔质量是28g/mol，
故答案为：28g/mol； 
（3）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：本题主要考查了氧化还原反应配平、氮化硅的性质和用途等知识，注意掌握氧化还原反应化学方程式常用的配平方法，题目难度中等．