Question

已知高溫下能發(fā)生如下反應(yīng)：Si+CSiC

現(xiàn)有石英砂和炭粉的混合物amol，在高溫電爐中隔絕空氣充分反應(yīng)，反應(yīng)完全后，冷卻得殘留固體。

（1）寫出可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________。

（2）若石英砂與混合物的物質(zhì)的量之比為x（0<x<1）。

試討論在x的取值范圍內(nèi)，殘留固體的成分和物質(zhì)的量，并將結(jié)果填入下表：




x	殘留固體
	化學(xué)式	物質(zhì)的量/mol
		<  /p>

注意：①殘留固體物質(zhì)的量用a、x等表示，不必列出具體計算式。②每組空格填一種情況，有幾種情況鎮(zhèn)幾種，不必填滿。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）SiO2＋2CSi＋2CO  SiO2＋3CSiC＋2CO （2） x 殘留固體   化學(xué)式 物質(zhì)的量/mol x> Si、 x= Si ax或 Si、SiC a(4x-1)、a(1-3x) x= SiC ax或 x< SiC、C ax、a(1-4x)

提示：

依據(jù)題中條件可知，石英砂和炭粉的混合物在高溫下可能發(fā)生如下反應(yīng) SiO2＋2CSi＋2CO  ① SiO2＋3CSiC＋2CO  ② 從上述兩反應(yīng)可確定出如下比值：、。若將其比值（n）作為自變量表示在數(shù)軸上，可劃分出如下3個區(qū)域。 根據(jù)數(shù)軸上劃分出的區(qū)域及題中條件，可分別進行如下討論： ①       當(dāng)時，說明反應(yīng)按①式進行，即石英砂與混合物的物質(zhì)的量之比為x＞，殘留固體物質(zhì)是Si和過量的SiO2，則： SiO2   ＋    2C    Si    ＋ 2CO (1－x)mol   a(1－x)mol  (1－x)mol 所以殘留固體物質(zhì)Si的物質(zhì)的量為(1－x)mol，剩余的物質(zhì)的量為[ax－(1－x)]mol，即(3x－1)mol。 ②當(dāng)=時，說明反應(yīng)按①式恰好完全進行，即石英砂與混合物的物質(zhì)的量之比為x=，殘留固體物質(zhì)為Si，則： SiO2 ＋ 2C Si＋2CO ax mol           ax mol 所以殘留固體物質(zhì)Si的量為ax mol或a mol。 ③當(dāng)＜ 時，說明反應(yīng)按①式和②式進行，即石英砂與混合物的物質(zhì)的量之比為＜x＜。殘留固體物質(zhì)為Si和SiC，則： SiO2＋2CSi＋2CO y    2y       y SiO2＋3CSiC＋2CO z    3z        z 依題意知  解得 所以殘留固體物質(zhì)Si的量為a（4x－1）mol、SiC的量為z=a（1－3x）mol。 ④當(dāng)時，說明反應(yīng)按②式恰好完全反應(yīng)，即石英砂與混合物的物質(zhì)的星之比為x=，殘留固體為SiC，則： SiO2＋3CSiC ＋ 2CO ax mol         ax mol 所以殘留固體SiC的量為ax mol或a mol。 ⑤當(dāng)時，說明反應(yīng)按②式進行，即石英砂與混合物的物質(zhì)的量之比為x＜。殘留固體物質(zhì)是SiC和過量的炭粉，則： SiO2   ＋  3CSiC＋2CO ax mol 3ax mol   ax mol 所以殘留固體物質(zhì)SiC的量為ax mol，剩余炭粉的量為[a(1－x)－3ax]mol，即a(1－4x)mol。