Question

氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可用石英與焦炭在高溫的氮氣流中反應制得：   SiO₂  +    C   +    N₂  Si₃N₄   +    CO    
根據題意完成下列各題：
（1）配平上述化學反應方程式。
（2）為了保證石英和焦炭盡可能的轉化，氮氣要適當過量。某次反應用了20mol氮氣，反應生成了5mol一氧化碳，此時混合氣體的平均相對分子質量是           。
（3）分析反應可推測碳、氮氣的氧化性：C        N₂（填“＞”“＜”“＝”）。

Answer 1

（6分）（1） 3 SiO₂  +   6 C   +   2 N₂ 1 Si₃N₄   +   6 CO
（2）   28    （3）C  <  N₂

試題分析：（1）由產物CO可知，SiO₂與C化學計量數之比為1：2 由產物Si₃N₄可知SiO₂與N₂化學計量數之比為3：2，所以SiO₂、C、N₂化學計量數之比為3：6：2，令SiO₂的化學計量數為3，C、N₂化學計量數分別為6、2，結合元素守恒可知Si₃N₄、CO化學計量數分別為1、6，配平后方程式為3SiO₂+6C+2N₂Si₃N₄+6CO．
故答案為：3、6、2、1、6．
（2）反應中只有C元素的化合價升高，氮氣有剩余，根據CO計算電子轉移，C元素化合價由0價升高為+2價，轉移電子的物質的量為CO的2倍，所以反應中轉移電子數為5mol×2×N_Amol^-1=10N_A．
N₂與CO的相對分子質量都是28，所以混合氣體的平均相對分子質量為28．
故答案為：10；28．
（3）反應中N₂作氧化劑，C是還原劑，N₂將C氧化為CO，所以氧化性C＜N₂．
故答案為：＜。
點評：考查氧化還原反應配平及計算、氧化性還原性比較、晶體結構與性質等，難度中等，注意掌握化學方程式常用的配平方法。