Question

20．氮化硅（Si₃N₄）陶瓷材料可應用于屬于反應堆，氮化硅可由下列反應制得：3SiO₂+6C+2N₂$\stackrel{高溫}{→}$Si₃N₄+6CO，
其中Si₃N₄中氮元素的化合價為-3
（1）標出上述反應中電子轉移的方向和數目．
（2）該反應氧化產物是CO，中發生還原反應的物質是N₂，被氧化的元素是C．
（3）若生成0.5mol Si₃N₄，則反應過程中轉移6N_A個電子．

Answer 1

分析 （1）根據氮化硅和轉移電子之間的關系式計算；
（2）在氧化還原反應中，得電子化合價降低的反應物是氧化劑，失電子化合價升高的反應物是還原劑被氧化；
（3）上述反應中，每生成1mol Si₃N₄，N₂得到2mol×2×[0-（-3）]=12mol電子，所以生成0.25mol Si₃N₄，則反應過程中轉移12×0.25=3mol．

解答 解：（1）上述反應中，每生成1mol Si₃N₄，N₂得到2mol×2×[0-（-3）]=12mol電子，所以反應中電子轉移的數目12e^-，所以電子轉移的方向和數目為：，故答案為：；
（2）該反應中，氮氣得電子，碳失電子，二氧化硅中各元素的化合價不變，所以氮氣是氧化劑，發生還原反應，碳是還原劑被氧化，所以氧化產物為：CO，故答案為：CO；N₂；C；
（3）上述反應中，每生成1mol Si₃N₄，N₂得到2mol×2×[0-（-3）]=12mol電子，所以生成0.5molSi₃N₄，則反應過程中轉移12×0.5mol=6mol即6N_A個電子，故答案為：6N_A．

點評 本題考查氧化還原反應，明確元素化合價是解本題關鍵，注意氮化硅中氮元素的化合價，為易錯點．