Question

6．氮化硅是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：
3SiO₂+6C+2N₂$\stackrel{高温}{?}$1Si₃N₄+6CO
（1）补充并配平上述反应的化学方程式（填写化学式和化学计量数）．
（2）该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$；升高温度时平衡常数减小，则其反应热△H小于零（填“大于”、“小于”或“等于”）；若在一定温度下，当上述反应达到平衡时增加氮气的流量，平衡常数将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）当制得14g Si₃N₄时，碳将失去（填“得到”或“失去”）1.2mol电子，增加碳的用量时平衡不移动（填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”）．
（4）氮化硅作为新型材料，具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、耐磨损等优异性能．但作为结构材料，它还存在抗机械冲击强度低、容易发生脆性断裂等缺点．为此工业上常以氮化硅作为基体，加入碳化硅作为添加剂来制造复合材料．以下属于复合材料的是AB．
A．玻璃钢     B．钢筋混凝土     C．聚苯乙烯塑料    D．搪瓷．

Answer 1

分析 （1）根据氧化还原反应化合价升降总数相等以及质量守恒来解答；
（2）根据化学平衡常数表达式为K=$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$分析；根据升高温度时平衡常数减小，则升高温度逆向移动，以及温度对平衡常数的影响判断；
（3）根据方程式，当制得14g Si₃N₄即$\frac{14}{28×3+14×4}$=0.1mol时，碳由0价升高到+2价，所以失去0.6×2=1.2mol电子，又碳为纯固体，则增加碳的用量平衡不移动；
（4）复合材料是由两种及以上的材料组成的，可根据各物质的组成及复合材料的定义进行分析解答．

解答 解：（1）Si的化合价前后未变，N的化合价由0升为-3，C的化合价由0升为+2，生成1个Si₃N₄化合价降低12，生成1个CO化合价升高2，根据化合价升降总数相等以及质量守恒得，SiO₂+6C+2N₂ $\stackrel{高温}{?}$Si₃N₄+6CO，故答案为：3SiO₂，6，2，1，6； 
（2）化学平衡常数表达式为K=$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$，故答案为：$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$；因升高温度时平衡常数减小，则升高温度逆向移动，所以反应是放热反应，则△H＜0，平衡常数仅与温度有关，所以增加氮气的流量，平衡常数将不变，故答案为：$\frac{C{\;}^{6}（CO）}{C{\;}^{2}（N{\;}_{2}）}$；小于；不变；
（3）根据方程式SiO₂+6C+2N₂ $\stackrel{高温}{?}$Si₃N₄+6CO，当制得14g Si₃N₄即$\frac{14}{28×3+14×4}$=0.1mol时，碳由0价升高到+2价，所以失去0.6×2=1.2mol电子，又碳为纯固体，则增加碳的用量平衡不移动；故答案为：失去；1.2；不移动；
（4）A、玻璃钢是玻璃纤维与合成材料复而成的一种特殊材料，属于复合材料；
B、钢筋混凝土是由钢筋和粘土混合而成的，属于复合材料；
C、聚苯乙烯塑料是一种合成有机高分子材料，不属于复合材料；
D、搪瓷是无机非金属材料，不属于复合材料；
故选AB．

点评 考查氧化还原反应配平及计算、化学平衡移动原理及其平衡常数的影响因素等，难度中等，注意掌握化学方程式常用的配平方法．