Question

氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可用石英與焦炭在高溫的氮氣流中反應(yīng)制得：

3

SiO₂+

6

C+

2

N₂

高溫  .

1

Si₃N₄+

6

CO
根據(jù)題意完成下列各題：
（1）配平上述化學(xué)反應(yīng)方程式．
（2）為了保證石英和焦炭盡可能的轉(zhuǎn)化，氮氣要適當(dāng)過量．某次反應(yīng)用了20mol氮氣，反應(yīng)生成了5mol一氧化碳，此時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是

28

．
（3）分析反應(yīng)可推測碳、氮氣的氧化性：C

＜

N₂（填“＞”“＜”“=”）．
（4）氮化硅陶瓷的機械強度高，硬度接近于剛玉（A1₂O₃），熱穩(wěn)定性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定．以下用途正確的是

AC

．
A．可以在冶金工業(yè)上制成坩堝、鋁電解槽襯里等設(shè)備
B．在電子工業(yè)上制成耐高溫的電的良導(dǎo)體
C．研發(fā)氮化硅的全陶發(fā)動機替代同類型金屬發(fā)動機
D．氮化硅陶瓷的開發(fā)受到資源的限制，沒有發(fā)展前途．

Answer 1

分析：（1）由產(chǎn)物CO可知，SiO₂與C化學(xué)計量數(shù)之比為1：2 由產(chǎn)物Si₃N₄可知SiO₂與N₂化學(xué)計量數(shù)之比為3：4，所以SiO₂、C、N₂化學(xué)計量數(shù)之比為3：6：4，令SiO₂的化學(xué)計量數(shù)為3，結(jié)合元素守恒可知Si₃N₄、CO化學(xué)計量數(shù)分別為1、6；
（2）N₂與CO的相對分子質(zhì)量都是28，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變；
（3）反應(yīng)中N₂作氧化劑，C是還原劑，N₂將C氧化；
（4）由信息可知，氮化硅機械強度高，硬度大，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氮化硅屬于原子晶體，不是電的良導(dǎo)體，制備氮化硅的資源豐富，自然界中有大量的氮氣與二氧化硅，具有廣闊的發(fā)展前景．

解答：解：（1）由產(chǎn)物CO可知，SiO₂與C化學(xué)計量數(shù)之比為1：2 由產(chǎn)物Si₃N₄可知SiO₂與N₂化學(xué)計量數(shù)之比為3：2，所以SiO₂、C、N₂化學(xué)計量數(shù)之比為3：6：2，令SiO₂的化學(xué)計量數(shù)為3，C、N₂化學(xué)計量數(shù)分別為6、2，結(jié)合元素守恒可知Si₃N₄、CO化學(xué)計量數(shù)分別為1、6，配平后方程式為3SiO₂+6C+2N₂

高溫  .

Si₃N₄+6CO，
故答案為：3；6；2；1；6；
（2）N₂與CO的相對分子質(zhì)量都是28，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為28，故答案為：28；
（3）反應(yīng)中N₂作氧化劑，C是還原劑，N₂將C氧化為CO，所以氧化性C＜N₂，故答案為：＜；
（4）A．氮化硅熱穩(wěn)定性好，可以用于熱工設(shè)備，故A正確；
B．氮化硅屬于原子晶體，不是電的良導(dǎo)體，故B錯誤；
C．氮化硅機械強度高，硬度大，可以替代同類型金屬發(fā)動機，故C正確；
D．制備氮化硅的資源豐富，具有廣闊的發(fā)展前景，故D錯誤．
故選：AC．

點評：本題主要考查了氧化還原反應(yīng)配平及計算、氧化性還原性比較等知識，注意掌握氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式常用的配平方法，題目難度中等．