Question

15．氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中，通過以下反應制得：
3SiO₂+6C+2N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$1Si₃N₄+6CO
（1）配平上述反應的化學方程式（將化學計量數填在橫線內）；
（2）該反應的氧化劑是N₂，其還原產物是Si₃N₄；
（3）若已知CO生成速率為v（CO）=18mol•L^-1•min^-1，則N₂消耗速速率為v（N₂）=6mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 （1）反應中碳元素由0價升高到+2價，氮元素由0價降低為-3價，已經得失電子數守恒結合原子個數守恒寫出方程式；
（2）氧化還原反應中所含元素化合價降低的為氧化劑，對應產物還原產物；
（3）反應速率之比等于方程式計量系數之比，據此計算解答．

解答 解：（1）反應中碳元素由0價升高到+2價，氮元素由0價降低為-3價，依據氧化還原反應得失電子守恒，碳系數為6，氮氣系數為2，依據原子個數守恒，方程式：3SiO₂+6C+2 N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 1 Si₃N₄+6CO；
故答案為：3，6，2，1，6；
（2）依據方程式可知，氮原子在反應中化合價降低，所以氮氣為氧化劑，對應氮化硅為還原產物；
故答案為：N₂；Si₃N₄；
（3）反應速率之比等于方程式計量系數之比，所以v（N₂）：V（CO）=1：3，v（CO）=18mol•L^-1•min^-1，則Vv（N₂）=6 mol•L^-1•min^-1；

點評 本題考查了氧化還原方程式配平及反應速率計算，明確氧化還原反應中得失電子守恒是解題關鍵，題目難度不大．