Question

【题目】已知SiO2＋2CSi＋2CO↑；Si＋CSiC。

现有石英砂和炭粉的混合物1mol，于高温下在电炉里充分反应后，得残留固体；若石英砂与混和物的物质的量之比n（0＜n＜1），试讨论n取何值时，残留物的成分及其物质的量。

n	例︰n=	__	__	__	__
残留固体及物质的量（摩）	Si	__	__	__	__

___________。

Answer 1

【答案】

n值	n=	n=	＜n＜1	＜n＜	0＜n＜
残留固体及 物质的量	Si mol	SiC mol	Si mol SiO2 mol	Si(4n-1)mol SiC(1-3n)mol	SiC nmol C(1-4n)mol

【解析】

根据反应SiO2+2CSi+2CO↑，Si+CSiC可得：SiO2+3CSiC+2CO↑；

①当n=时，二氧化硅与C恰好反应生成一氧化碳和单质硅，残留的固体为Si，其物质的量为mol；

②当n=时，二氧化硅与C恰好反应生成SiC，残留的固体为SiC，物质的量为mol；

③当＜n＜1时，二氧化硅过量，反应后的固体为SiO2和Si的混合物，根据反应SiO2+2CSi+2CO↑，C完全反应，则生成Si的物质的量为：n(Si)=n(C)=×(1-n)mol=mol，剩余的二氧化硅为：n-mol=mol；

④当＜n＜时，二氧化硅与碳完全反应生成Si和SiC，设生成Si为ymol，则生成SiC为：nmol-ymol，根据C的物质的量关系可得：2ymol+3(nmol-ymol)=(1-n)mol，解得：y=(4n-1)mol，即Si的物质的量为(4n-1)mol，则SiC的物质的量为：nmol-(4n-1)mol=(1-3n)mol；

⑤当0＜n＜时，则反应后C有剩余，残留固体为SiC和C，二氧化硅完全反应，则残留固体中含有SiC的物质的量为：nmol，根据反应SiO2+3CSiC+2CO↑，剩余C的物质的量为：(1-n)mol-3nmol=(1-4n)mol，故答案为：

n值	n=	n=	＜n＜1	＜n＜	0＜n＜
残留固体及 物质的量	Si mol	SiC mol	Si mol SiO2 mol	Si(4n-1)mol SiC(1-3n)mol	SiC nmol C(1-4n)mol