Question

【題目】已知SiO2＋2CSi＋2CO↑；Si＋CSiC。

現(xiàn)有石英砂和炭粉的混合物1mol，于高溫下在電爐里充分反應(yīng)后，得殘留固體；若石英砂與混和物的物質(zhì)的量之比n（0＜n＜1），試討論n取何值時(shí)，殘留物的成分及其物質(zhì)的量。

n	例︰n=	__	__	__	__
殘留固體及物質(zhì)的量（摩）	Si	__	__	__	__

___________。

Answer 1

【答案】

n值	n=	n=	＜n＜1	＜n＜	0＜n＜
殘留固體及 物質(zhì)的量	Si mol	SiC mol	Si mol SiO2 mol	Si(4n-1)mol SiC(1-3n)mol	SiC nmol C(1-4n)mol

【解析】

根據(jù)反應(yīng)SiO2+2CSi+2CO↑，Si+CSiC可得：SiO2+3CSiC+2CO↑；

①當(dāng)n=時(shí)，二氧化硅與C恰好反應(yīng)生成一氧化碳和單質(zhì)硅，殘留的固體為Si，其物質(zhì)的量為mol；

②當(dāng)n=時(shí)，二氧化硅與C恰好反應(yīng)生成SiC，殘留的固體為SiC，物質(zhì)的量為mol；

③當(dāng)＜n＜1時(shí)，二氧化硅過量，反應(yīng)后的固體為SiO2和Si的混合物，根據(jù)反應(yīng)SiO2+2CSi+2CO↑，C完全反應(yīng)，則生成Si的物質(zhì)的量為：n(Si)=n(C)=×(1-n)mol=mol，剩余的二氧化硅為：n-mol=mol；

④當(dāng)＜n＜時(shí)，二氧化硅與碳完全反應(yīng)生成Si和SiC，設(shè)生成Si為ymol，則生成SiC為：nmol-ymol，根據(jù)C的物質(zhì)的量關(guān)系可得：2ymol+3(nmol-ymol)=(1-n)mol，解得：y=(4n-1)mol，即Si的物質(zhì)的量為(4n-1)mol，則SiC的物質(zhì)的量為：nmol-(4n-1)mol=(1-3n)mol；

⑤當(dāng)0＜n＜時(shí)，則反應(yīng)后C有剩余，殘留固體為SiC和C，二氧化硅完全反應(yīng)，則殘留固體中含有SiC的物質(zhì)的量為：nmol，根據(jù)反應(yīng)SiO2+3CSiC+2CO↑，剩余C的物質(zhì)的量為：(1-n)mol-3nmol=(1-4n)mol，故答案為：

n值	n=	n=	＜n＜1	＜n＜	0＜n＜
殘留固體及 物質(zhì)的量	Si mol	SiC mol	Si mol SiO2 mol	Si(4n-1)mol SiC(1-3n)mol	SiC nmol C(1-4n)mol