题目内容

【题目】已知SiO2+2CSi+2CO↑;Si+CSiC。

现有石英砂和炭粉的混合物1mol,于高温下在电炉里充分反应后,得残留固体;

若石英砂与混和物的物质的量之比n(0<n<1),试讨论n取何值时,残留物的成分及其物质的量。

n

例︰n=

_______

_______

_______

_______

残留固体

Si

_______

_______

_______

_______

物质的量(摩)

(或x)

_______

_______

_______

_______

【答案】n= 0<n< 1>n> <n< SiC SiC+C SiO2+Si Si+SiC SiC=n,C=1-4n SiO2=,Si= Si=4n-1, SiC=1-3n

【解析】

根据反应SiO2+2CSi+2CO↑,Si+CSiC可得:SiO2+3CSiC+2CO↑,

①n= 时,二氧化硅与C恰好反应生成一氧化碳和单质硅;

②n=时,二氧化硅与C恰好反应生成SiC,残留的固体为SiC;

③<n<1时,二氧化硅过量,反应后的固体为SiO2和Si的混合物,根据反应方程式计算出二氧化硅和硅的物质的量;

④<n<时,二氧化硅与碳完全反应生成Si和SiC,设生成Si为ymol,则生成SiC为:nmol-ymol,根据反应方程式列式计算出二者的物质的量;

⑤0<n<时,则反应后C有剩余,残留固体为SiC和C,二氧化硅完全反应,根据反应方程式计算出碳化硅和C的物质的量。

根据反应SiO2+2CSi+2CO↑,Si+CSiC可得:SiO2+3CSiC+2CO↑,

①当n=时,二氧化硅与C恰好反应生成一氧化碳和单质硅,残留的固体为:Si,其物质的量为mol;

②当n=时,二氧化硅与C恰好反应生成SiC,残留的固体为:SiC,物质的量为mol;

③当<n<1时,二氧化硅过量,反应后的固体为SiO2和Si的混合物,根据反应SiO2+2C═Si+2CO↑,C完全反应,则生成Si的物质的量为:n(Si)=n(C)=×(1-n)mol=mol,剩余的二氧化硅为:n-mol=mol;

④当<n<时,二氧化硅与碳完全反应生成Si和SiC,设生成Si为ymol,则生成SiC为:nmol-ymol,根据C的物质的量关系可得:2ymol+3(nmol-ymol)=(1-n)mol,解得:y=(4n-1)mol,即Si的物质的量为(4n-1)mol,则SiC的物质的量为:nmol-(4n-1)mol=(1-3n)mol;

⑤当0<n<时,则反应后C有剩余,残留固体为SiC和C,二氧化硅完全反应,则残留固体中含有SiC的物质的量为:nmol,根据反应SiO2+3C═SiC+2CO↑,剩余C的物质的量为:(1-n)mol-3nmol=(1-4n)mol,

故答案为:

n

例︰n=

n=

0<n<

1>n>

<n<

残留固体

Si

SiC

SiC+C

SiO2+Si

Si+SiC

物质的量(摩)

(或x)

SiC=n

C=1-4n

SiO2=

Si=

Si=4n-1

SiC=1-3n

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