【題目】工業(yè)上用焦炭與石英在高溫下氮氣流中發(fā)生如下反應,3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g) +Q(Q>0),可制得一種新型陶瓷材料氮化硅(Si3N4),該材料熔點高,硬度大 ,廣泛應用于光伏、軸承、冶金、化工、能源、環(huán)保等行業(yè)。回答下列問題:
(1)N2的電子式為____________,Si在元素周期表中的位置是_______________,氮化硅晶體屬于__________晶體。
(2)該反應中,還原產物是______________。若測得反應生成22.4 L CO氣體(標準狀況下),則轉移的電子的物質的量為_____________。
(3)該反應的平衡常數(shù)表達式K=__________________;若其他條件不變,降低溫度,達到新的平衡時,K值____________(填“增大”、“減小”或“不變”,以下同)。CO的濃度_________,SiO2的質量______________。
(4)已知在一定條件下的2L密閉容器中制備氮化硅,SiO2(純度98.5%,所含雜質不與參與反應)剩余質量和反應時間的關系如右圖所示。CO在0~10min的平均反應速率為 _______ 。
(5)現(xiàn)用四氯化硅、氮氣和氫氣在高溫下發(fā)生反應,可得較高純度的氮化硅。反應的化學方程式為______________。
【答案】 第三周期第ⅣA族 原子 Si3N4 2mol
增大 增大 減小 0.1mol/(Lmin) 3SiCl4+2N2+6H2
Si3N4+12HCl
【解析】
(1)N原子最外層有5個電子,在N2分子中2個N原子形成三對共用電子對,從而使每個N原子都達到8個電子的溫度結構,所以N2的電子式為,Si是14號元素,核外電子排布是2、8、4,所以在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族,在氮化硅晶體中每個Si原子與相鄰的4個N原子形成共價鍵,每個N原子與相鄰的3個Si形成共價鍵,這種結構向空間擴展,就形成了立體網(wǎng)狀結構,因此該晶體屬于原子晶體。
(2)在反應3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g) +Q(Q>0),中C元素的化合價由反應前單質C的0價變?yōu)榉磻蟮?/span>CO的+2價,化合價升高,失去電子,被氧化,所以CO是氧化產物,N元素的化合價由反應前N2的0價變?yōu)榉磻?/span>Si3N4的-3價,化合價降低,獲得電子,所以該反應中,Si3N4是還原產物。n(CO)= 22.4 L÷22.4L/mol=1mol,每反應產生1molCO,轉移 2mol電子,故反應產生1molCO,反應轉移的電子的物質的量為2mol;
(3)化學平衡常數(shù)是可逆反應達到平衡狀態(tài)時,各種生成物濃度冪之積與各種反應物濃度冪之積的比,故該反應的平衡常數(shù)表達式K=;由于該反應的正反應是放熱反應,所以若其他條件不變,降低溫度,化學平衡向正反應方向移動,所以達到新的平衡時,K值增大;平衡正向移動,反應產生更多的CO氣體,由于容器的容積不變,所以CO的濃度增大;反應不斷正向移動,消耗反應物SiO2,所以SiO2的質量會減少;
(4) 反應中消耗SiO2的質量為m(SiO2)=100g-40g=60g,即消耗1molSiO2,生成CO的物質的量n(CO)=2n(SiO2)=2mol,△c(CO)==1mol/L,所以v(CO)=
=
=0.1mol/(Lmin);
(5)四氯化硅、氮氣和氫氣在高溫下反應生成氮化硅和氯化氫氣體,反應的化學方程式為3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl。
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【題目】100 ℃時,向容積為2 L的密閉容器中充入一定量的X氣體,發(fā)生如下反應:X(g)+2Y(g)Z(g),反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表:下列說法正確的是( )
反應時間/min | n(X)/mol | n(Y)/mol |
0 | 2.00 | 2.40 |
10 | 1.00 | |
30 | 0.40 |
A. 溫度為200 ℃時,上述反應平衡常數(shù)為20,則正反應為吸熱反應
B. 若密閉容器體積可變,其他條件不變,在達到平衡后縮小容器體積為原來一半,則c(X)>1 mol/L
C. 保持其他條件不變,向容器中再充入1.00 mol X氣體和1.20 mol Y氣體,到達平衡后,X轉化率增大
D. 保持其他條件不變,若再向容器中通入0.10 mol X氣體,0.10 mol Y和0.10 mol Z,則v(正)<v(逆)
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【題目】在一定條件下,利用置換反應X+Y=W+Z,可實現(xiàn)物質之間的轉化
(1)若X為Mg,W為C,則Z為_________。
(2)若X為SiO2,W為CO,該反應在工業(yè)的用途是________。
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【題目】某化學小組同學在學習Cl2的實驗室制法后,發(fā)現(xiàn)用加熱濃鹽酸與MnO2混合物的方法制Cl2既浪費能源又不易控制溫度,他們現(xiàn)欲對該實驗進行改進并驗證Cl2的部分性質,進行了如下探究活動。
查閱資料:KMnO4和KClO3的氧化性都比MnO2強,在不加熱的條件下即可與濃鹽酸發(fā)生反應,從而實現(xiàn)制取Cl2的目的。
(1)確定反應原理:2KMnO4+16HCl(濃)===______+5Cl2↑+8H2O。
(2)選擇實驗裝置:現(xiàn)有如圖所示的裝置,可以選擇其中的____(填序號)進行實驗。
(3)裝置的正確連接順序為_______(用小寫字母序號表示)。
(4)①實驗時C中所裝液體是________。
②在制氯氣前,必須進行的一項操作是________。
③D中所裝液體是________。
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【題目】今有H2、Cl2混合氣100mL(標況),其中一種氣體體積為45mL。光照使兩種氣體發(fā)生反應后恢復到標況,氣體體積為______mL。為了說明反應后氣體中H2或Cl2有剩余,使氣體通過10mL水,并使剩余氣體干燥后恢復到標況,若(1)剩余________mL,證明有________剩余;理由___________________。
(2)溶液有________性質,證明有________剩余;理由是____________________________。
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【題目】一定溫度時,向容積為 2 L 的密閉容器中充入一定量的 SO2(g)和 O2(g),發(fā)生反應:2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g) △H = - 196 kJ/mol。一段時間后反應達到平衡狀態(tài),反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)如表所示。
反應時間/min | n(SO2)/mol | n(O2)/mol |
0 | 2 | 1 |
5 | 1.2 | |
10 | 0.4 | |
15 | 0.8 |
下列說法不正確的是
A. 前 5 min 的平均反應速率為υ(SO2) = 0.08 mol/(L·min)
B. 保持溫度不變,向平衡后的容器中再充入 0.2 mol SO2(g)和 0.2 mol SO3(g)時,υ正 > υ逆
C. 保持其他條件不變,若起始時向容器中充入 2 mol SO3(g),達到平衡狀態(tài)時吸收 78.4 kJ的熱量
D. 相同溫度下,起始時向容器中充入 1.5 mol SO3(g),達到平衡狀態(tài)時 SO3 的轉化率為 40%
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【題目】下列反應既是氧化還原反應,又是吸熱反應的是
A. 鋁片與稀硫酸反應B. Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應
C. 甲烷在O2中的燃燒D. 灼熱的炭與CO2反應
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【題目】我國女科學家屠呦呦發(fā)現(xiàn)青蒿素(青蒿素的化學式:C15H22O5),它是一種用于治療瘧疾的藥物,曾經(jīng)挽救了數(shù)百萬人的生命,近日獲得諾貝爾生理與醫(yī)學獎,成為我國獲得諾貝爾科學獎的第一人。下列關于青蒿素的敘述錯誤的是( )
A. 青蒿素的一個分子中含有42個原子
B. 青蒿素中碳元素的質量分數(shù)約為63.8%
C. 青蒿素的相對分子質量為282
D. 0.1 mol青蒿素的質量為28.2
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【題目】反應A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在不同情況下測得反應速率,其中反應速率最快的是
A. v(D)=0.5 mol·L-1·s-1 B. v(C)=0.8 mol·L-1·s-1
C. v(B)=0.9 mol·L-1·s-1 D. v(A)=0.3 mol·L-1·s-1
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