Question

已知高温下能发生如下反应： ，

现有石英砂和炭粉的混合物a mol，在高温电炉中隔绝空气充分反应，冷却后得到残留固体。若,

试讨论x的取值范围，残留固体的成分和物质的量。

 

Answer 1

答案：
解析：

，， ，有关的反应为：    ↑    ①    ↑    ② (1)若，即， ∴恰好发生反应①，残留固体是Si， (2)若，即 ， ∴恰好发生反应②，残留固体是SiC， (3)若x>1/3，发生反应①，残留固体是Si和SiO2，炭粉全部反应。 (4)若x<1/4发生反应②，残留固体是SiC和C，SiO2全部反应，     (5)若， 发生反应①和②，残留固体是Si和SiC。 设生成Si的物质的量为y mol，SiC的物质的量为(ax-y)mol ↑  y    2y　　     y ↑ (ax-y)mol   3(ax-y)mol　　    (ax-y) ∵n(c)=(a-ax)mol， ∴

提示：

该题涉及的化学反应如下：     ↑   显然这是两个连续反应，可以处理成以下2个并行反应 　　　　　　    　　  ① 　　 　　   ② 反应①和②中，SiO2和炭粉的物质的量之比就是讨论的“标准”。这样就突破了第1个难点，而题目中对于SiO2和炭的物质的量没有直接给出，而是给了一个关系，即， 而混合物的总的物质的量为a mol，这样就可将SiO2、C的物质的量用a、x代换，x的取值范围就可以通过SiO2与C的物质的量之比确定下来。这就是该题的第2个难点。