Question

【题目】氮化硅（Si3N4）是一种重要的陶瓷材料，可用石英与焦炭在1400～1450℃的氮气气氛下合成：3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）高 Si3N4（s）+6CO（g）﹣Q（Q＞0），在反应条件下，向10L密闭容器中加入反应物，10min后达到平衡． 完成下列填空：
（1）上述反应所涉及的元素，原子半径由大到小的顺序是 ． 其中一种元素的原子核外s电子数与p电子数相等，写出它的最外层电子排布的轨道表示式 ．
比较碳、硅两种元素的非金属性强弱，可以通过比较（填：化合物性质的差异）来判断．
（2）上述反应混合物中的极性分子是 ， 写出非极性分子的电子式 ． 从晶体类型的角度分析用氮化硅制造发动机中耐热部件的原因是
（3）下列措施可以提高二氧化硅转化率的是（选填编号）．a．增加二氧化硅用量b．升高反应温度
c．增大气体压强 d．向反应容器中多充入氮气
（4）下列描述中能说明反应已达平衡的是（选填编号）．a．c（CO）=3c（N2） b．v （CO）=3v（N2）
c． 保持不变d．气体的压强保持不变
（5）测得平衡时固体质量减少了11.2g，则用氮气表示的平均反应速率为 ．

Answer 1

【答案】
（1）Si＞C＞N＞O；；CH4与SiH4的稳定性或H2CO3与H2SiO3的酸性
（2）CO；；氮化硅是原子晶体、熔点高
（3）bc
（4）cd
（5）0.002mol/（L．min）
【解析】解：（1）同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径：Si＞C＞N＞O；上述元素中的一种元素的原子核外s电子数与p电子数相等，核外电子数排布为1s22s22p4 ， 根据泡利原理、洪特规则，最外层电子排布的轨道表示式为 ；可以利用CH4与SiH4的稳定性或H2CO3与H2SiO3的酸性等，比较碳、硅两种元素的非金属性强弱，所以答案是：Si＞C＞N＞O； ；CH4与SiH4的稳定性或H2CO3与H2SiO3的酸性；（2）CO属于极性分子，氮气为非金属性分子，氮气分子中N原子之间形成3对共用电子对，电子式为 ，氮化硅是原子晶体、熔点高，可以制造发动机中耐热部件，所以答案是：CO； ；氮化硅是原子晶体、熔点高；（3）a．二氧化硅为固体，增加二氧化硅用量，平衡不移动，二氧化硅转化率减小，故a错误b．正反应为吸热反应，升高反应温度平衡正向移动，二氧化硅转化率增大，故b正确；c．正反应为气体体积增大的反应，增大气体压强，平衡逆向移动，二氧化硅转化率减小，故c错误；d．向反应容器中多充入氮气，平衡正向移动，二氧化硅转化率增大，故d正确，故选：bd；（4）a．平衡时CO、氮气的浓度之比不一定等于化学计量数之比，故a错误；b．v （CO）=3v（N2），未指明正逆速率，若均为正反应速率，反应始终按该比例关系进行，但分别表示正逆速率时，反应到达平衡，故b错误；c． 为平衡常数表达式， 不变说明到达平衡，故c正确；d．随反应进行气体物质的量增大，恒温恒容下压强增大，气体的压强保持不变，说明反应到达平衡，故d正确，故选：cd；（5）3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）Si3N4（s）+6CO（g） 固体质量减少 56 6×28﹣56=112
5.6g 11.2g
故参加反应氮气物质的量为 =0.2mol，则v（N2）= =0.002mol/（L．min），所以答案是：0.002mol/（L．min）．
【考点精析】利用极性分子和非极性分子和化学平衡状态本质及特征对题目进行判断即可得到答案，需要熟知非极性分子中整个分子电荷分布是均匀的、对称的；极性分子中整个分子的电荷分布不均匀，不对称；化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）．