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(shù)與p電子數(shù)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(fā)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(chǎn)．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(chǎn)．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(wěn)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(shù)與p電子數(shù)相等，核外電子數(shù)排布為1s22s22p4 ， 根據(jù)泡利原理、洪特規(guī)則，最外層電子排布的軌道表示式為 ；可以利用CH4與SiH4的穩(wěn)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(wěn)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(fā)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(shù)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(shù)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(tài)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(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)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(tài)（等效）．