Question

6．氮化硅是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中，通過以下反應制得：
3SiO₂+6C+2N₂$\stackrel{高溫}{?}$1Si₃N₄+6CO
（1）補充并配平上述反應的化學方程式（填寫化學式和化學計量數(shù)）．
（2）該反應的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$；升高溫度時平衡常數(shù)減小，則其反應熱△H小于零（填“大于”、“小于”或“等于”）；若在一定溫度下，當上述反應達到平衡時增加氮氣的流量，平衡常數(shù)將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）當制得14g Si₃N₄時，碳將失去（填“得到”或“失去”）1.2mol電子，增加碳的用量時平衡不移動（填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”）．
（4）氮化硅作為新型材料，具有耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、耐磨損等優(yōu)異性能．但作為結構材料，它還存在抗機械沖擊強度低、容易發(fā)生脆性斷裂等缺點．為此工業(yè)上常以氮化硅作為基體，加入碳化硅作為添加劑來制造復合材料．以下屬于復合材料的是AB．
A．玻璃鋼     B．鋼筋混凝土     C．聚苯乙烯塑料    D．搪瓷．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化還原反應化合價升降總數(shù)相等以及質量守恒來解答；
（2）根據(jù)化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$分析；根據(jù)升高溫度時平衡常數(shù)減小，則升高溫度逆向移動，以及溫度對平衡常數(shù)的影響判斷；
（3）根據(jù)方程式，當制得14g Si₃N₄即$\frac{14}{28×3+14×4}$=0.1mol時，碳由0價升高到+2價，所以失去0.6×2=1.2mol電子，又碳為純固體，則增加碳的用量平衡不移動；
（4）復合材料是由兩種及以上的材料組成的，可根據(jù)各物質的組成及復合材料的定義進行分析解答．

解答 解：（1）Si的化合價前后未變，N的化合價由0升為-3，C的化合價由0升為+2，生成1個Si₃N₄化合價降低12，生成1個CO化合價升高2，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等以及質量守恒得，SiO₂+6C+2N₂ $\stackrel{高溫}{?}$Si₃N₄+6CO，故答案為：3SiO₂，6，2，1，6； 
（2）化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$，故答案為：$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$；因升高溫度時平衡常數(shù)減小，則升高溫度逆向移動，所以反應是放熱反應，則△H＜0，平衡常數(shù)僅與溫度有關，所以增加氮氣的流量，平衡常數(shù)將不變，故答案為：$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$；小于；不變；
（3）根據(jù)方程式SiO₂+6C+2N₂ $\stackrel{高溫}{?}$Si₃N₄+6CO，當制得14g Si₃N₄即$\frac{14}{28×3+14×4}$=0.1mol時，碳由0價升高到+2價，所以失去0.6×2=1.2mol電子，又碳為純固體，則增加碳的用量平衡不移動；故答案為：失去；1.2；不移動；
（4）A、玻璃鋼是玻璃纖維與合成材料復而成的一種特殊材料，屬于復合材料；
B、鋼筋混凝土是由鋼筋和粘土混合而成的，屬于復合材料；
C、聚苯乙烯塑料是一種合成有機高分子材料，不屬于復合材料；
D、搪瓷是無機非金屬材料，不屬于復合材料；
故選AB．

點評 考查氧化還原反應配平及計算、化學平衡移動原理及其平衡常數(shù)的影響因素等，難度中等，注意掌握化學方程式常用的配平方法．