Question

【題目】氮化硅（Si3N4）是一種重要的陶瓷材料，可用石英與焦炭在1400～1450℃的氮氣氣氛下合成：3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）高 Si3N4（s）+6CO（g）﹣Q（Q＞0），在反應條件下，向10L密閉容器中加入反應物，10min后達到平衡． 完成下列填空：
（1）上述反應所涉及的元素，原子半徑由大到小的順序是 ． 其中一種元素的原子核外s電子數與p電子數相等，寫出它的最外層電子排布的軌道表示式 ．
比較碳、硅兩種元素的非金屬性強弱，可以通過比較（填：化合物性質的差異）來判斷．
（2）上述反應混合物中的極性分子是 ， 寫出非極性分子的電子式 ． 從晶體類型的角度分析用氮化硅制造發動機中耐熱部件的原因是
（3）下列措施可以提高二氧化硅轉化率的是（選填編號）．a．增加二氧化硅用量b．升高反應溫度
c．增大氣體壓強 d．向反應容器中多充入氮氣
（4）下列描述中能說明反應已達平衡的是（選填編號）．a．c（CO）=3c（N2） b．v （CO）=3v（N2）
c． 保持不變d．氣體的壓強保持不變
（5）測得平衡時固體質量減少了11.2g，則用氮氣表示的平均反應速率為 ．

Answer 1

【答案】
（1）Si＞C＞N＞O；；CH4與SiH4的穩定性或H2CO3與H2SiO3的酸性
（2）CO；；氮化硅是原子晶體、熔點高
（3）bc
（4）cd
（5）0.002mol/（L．min）
【解析】解：（1）同周期自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑：Si＞C＞N＞O；上述元素中的一種元素的原子核外s電子數與p電子數相等，核外電子數排布為1s22s22p4 ， 根據泡利原理、洪特規則，最外層電子排布的軌道表示式為 ；可以利用CH4與SiH4的穩定性或H2CO3與H2SiO3的酸性等，比較碳、硅兩種元素的非金屬性強弱，所以答案是：Si＞C＞N＞O； ；CH4與SiH4的穩定性或H2CO3與H2SiO3的酸性；（2）CO屬于極性分子，氮氣為非金屬性分子，氮氣分子中N原子之間形成3對共用電子對，電子式為 ，氮化硅是原子晶體、熔點高，可以制造發動機中耐熱部件，所以答案是：CO； ；氮化硅是原子晶體、熔點高；（3）a．二氧化硅為固體，增加二氧化硅用量，平衡不移動，二氧化硅轉化率減小，故a錯誤b．正反應為吸熱反應，升高反應溫度平衡正向移動，二氧化硅轉化率增大，故b正確；c．正反應為氣體體積增大的反應，增大氣體壓強，平衡逆向移動，二氧化硅轉化率減小，故c錯誤；d．向反應容器中多充入氮氣，平衡正向移動，二氧化硅轉化率增大，故d正確，故選：bd；（4）a．平衡時CO、氮氣的濃度之比不一定等于化學計量數之比，故a錯誤；b．v （CO）=3v（N2），未指明正逆速率，若均為正反應速率，反應始終按該比例關系進行，但分別表示正逆速率時，反應到達平衡，故b錯誤；c． 為平衡常數表達式， 不變說明到達平衡，故c正確；d．隨反應進行氣體物質的量增大，恒溫恒容下壓強增大，氣體的壓強保持不變，說明反應到達平衡，故d正確，故選：cd；（5）3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）Si3N4（s）+6CO（g） 固體質量減少 56 6×28﹣56=112
5.6g 11.2g
故參加反應氮氣物質的量為 =0.2mol，則v（N2）= =0.002mol/（L．min），所以答案是：0.002mol/（L．min）．
【考點精析】利用極性分子和非極性分子和化學平衡狀態本質及特征對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知非極性分子中整個分子電荷分布是均勻的、對稱的；極性分子中整個分子的電荷分布不均勻，不對稱；化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）．