题目内容

17．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：3SiO2+6C+2N2$\stackrel{高温}{→}$1Si3N4+6CO．
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多的转化，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10NA，此时混合气体的平均相对分子质量是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．
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，发展前途暗淡．

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．

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+2N$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 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N2＞C，
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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7．可以用分液漏斗分离的一组液体混合物是（　　）
A．溴和苯B．苯和溴苯C．水和硝基苯D．苯和汽油
8．把下列四种溶液分别加入四个盛有10mL 2mol•L-1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时X和盐酸缓慢反应，其中反应最快的是（　　）
A．10℃15mL、3mol•L-1的X溶液B．10℃30mL、1mol•L-1 的X溶液
C．10℃30mL、2 mol•L-1 的X溶液D．10℃10mL、4mol•L-1 的X溶液
5．某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应：
方案一：如图1，在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10mL 2mol•L-1稀硫酸，再插
入一支温度计，温度计的温度由20℃逐渐升至75℃，随后，温度逐渐下降至30℃，最终停留在20℃．
方案二：如图2，在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片，在烧杯里加入10mL 2mol•L-1硫酸溶液，再向其中加
入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落下来．

方案三：如图3，甲试管中发生某化学反应，实验前U形管红墨水液面相平，在化学反应过程中，通过U形管两侧红墨水液面高低判断某反应是吸热反应还是放热反应．
序号甲试管里发生反应的物质U形管里红墨水液面
①氧化钙与水左低右高
②氢氧化钡晶体与氯化铵晶体（充分搅拌）？
③铝片与烧碱溶液左低右高
④铜与浓硝酸左低右高
根据上述实验回答相关问题：
（1）铝片与稀硫酸的反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应，写 出该反应的离子方程式：2Al+6H+═2Al3++3H2↑．
（2）方案一中，温度升至最大值后又下降的原因是反应完全后，热量向空气中传递，烧杯里物质的温度降低．
（3）方案二中，小木片脱落的原因是蜡烛熔化，由此得出的结论是氢氧化钠与硫酸的反应放热．
（4）方案三中，如果甲试管里发生的反应是放热反应，则U形管里红墨水液面：左边低于（填“高于”“低于”或“等于”）右边．
（5）由方案三的现象得出结论：①③④组物质发生的反应都是放热（填“吸热”或“放热”）反应，如果放置较长时间，可观察到U形管里的现象是红墨水液面左右相平．
（6）方案三实验②的U形管中的现象为红墨水液面左高右低，说明反应物的总能量小于（填“大于”“小于”或“等于”）生成物的总能量．
12．可逆反应H2（g）+I2（g）?2HI（g）达到限度时的标志是（　　）
A．混合气体密度恒定不变B．消耗n mol H2同时生成2n mol HI
C．H2、I2、HI的浓度相等D．混合气体的颜色不再改变
2．氢化钙固体是登山运动员常用的能源供给剂，在实验室中可以用金属钙与氢气加热反应制取．下列说法正确的是（　　）
A．氢化钙是一种强氧化剂
B．加热时，氢化钙能跟干燥氧气反应生成水
C．氢化钙（CaH2）是离子化合物，固体中含H-H键
D．可以取少量试样滴加几滴水，检验反应是否产生氢气来区别金属钙与氢化钙
9．0.1mol阿司匹林[]与足量的NaOH溶液反应，最多消耗NaOH的物质的量为（　　）
A．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol
6．下列离子或分子在水溶液中能大量共存，通入CO2后仍能大量共存的一组是（　　）
A．K+、Na+、Cl-、NO3-B．K+、Na+、Br-、SiO32-
C．H+、Fe2+、SO42-、Cl2D．K+、Ag+、NH3•H2O、NO3-
10．已知：
CH3OCH3（g）+H2O（g）=2CH3OH（g）△H=+23.9KJ/mol
CH3OCH3（g）=CH3CH2OH（g）△H=-50.7KJ/mol
C2H4（g）+2H2O（g）=2CH3OH（g）△H=+29.1KJ/mol
写出乙醇脱水生成乙烯气体的热化学方程式：CH3CH2OH（g）=C2H4（g）+H2O（g）△H=+45.5KJ/mol．

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