Question

碳化硅(SiC) 、氧化鋁(Al₂O₃) 和氮化硅（Si₃N₄）是優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，在工業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有重要用途。

（1）Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖為                ；Al與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為

                                                              。

（2）氮化硅抗腐蝕能力很強(qiáng)，但易被氫氟酸腐蝕，氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和一種銨鹽，其反應(yīng)方程式為                                                    。

（3）工業(yè)上用化學(xué)氣相沉積法制備氮化硅，其反應(yīng)如下：

3SiCl₄(g) + 2N₂(g) + 6H₂(g)Si₃N₄(s) + 12HCl(g)  △H＜0  

某溫度和壓強(qiáng)條件下，分別將0.3mol SiCl₄(g)、0.2mol N₂(g)、0.6mol H₂(g)充入2L密閉容器內(nèi)，進(jìn)行上述反應(yīng)，5min達(dá)到平衡狀態(tài)，所得Si₃N₄(s)的質(zhì)量是5.60g。

①H₂的平均反應(yīng)速率是         mol／(L·min)。

②平衡時(shí)容器內(nèi)N₂的濃度是          mol·L^-1。

③SiCl₄(g)的轉(zhuǎn)化率是        。

④若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) =" 3" : 2 : 6的投料配比，向上述容器不斷擴(kuò)大加料，SiCl₄(g)的轉(zhuǎn)化率應(yīng)         （填“增大”、“減”或“不變”）。

⑤工業(yè)上制備純硅反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

SiCl₄(g)＋2H₂(g) Si(s)＋4HCl(g)；△H＝＋QkJ·mol^－1(Q＞0)

某溫度、壓強(qiáng)下，將一定量的反應(yīng)物通入密閉容器進(jìn)行以上的反應(yīng)(此條件下為可逆反應(yīng))，下列敘述正確的是(   )

A．反應(yīng)過(guò)程中，若增大壓強(qiáng)能提高SiCl₄的轉(zhuǎn)化率

B．若反應(yīng)開始時(shí)SiCl₄為1mol，則達(dá)到平衡時(shí)，吸收熱量為QkJ

C．當(dāng)反應(yīng)吸收熱量為0.025QkJ時(shí)，生成的HCl通入100mL1mol·L^－1的NaOH恰好反應(yīng)

D．反應(yīng)至4min時(shí)，若HCl的濃度為0.12mol·L^－1，則H₂的反應(yīng)速率為0.03mol/(L·min)

 

Answer 1

【答案】

（1）                      

2Al +2OH^-+2H₂O = 2AlO₂ + 3H₂↑                 

（2）Si₃N₄ +16HF = 3SiF₄ + 4NH₄F                 

（3）①0.024  ②0.06  ③40%  ④不變 ⑤  C                                  

【解析】

試題分析：（1）Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，Al與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為2Al +2OH^-+2H₂O = 2AlO₂ + 3H₂↑；

（2）氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和一種銨鹽，這種銨鹽是NH₄F，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si₃N₄ +16HF = 3SiF₄ + 4NH₄F ；

（3）①Si₃N₄(s)的質(zhì)量是5.60g，所以的物質(zhì)的量n=5.60/80=0.04mol，根據(jù)

3SiCl₄(g) + 2N₂(g) + 6H₂(g) Si₃N₄(s) + 12HCl(g)，可知

V（H₂）="6" V（Si₃N₄）=6×（0.04/2/5）="0.024" mol／(L·min)；②反應(yīng)的N₂的物質(zhì)的量n=0.04×2=0.08mol，所以平衡時(shí)容器內(nèi)N₂的濃度=（0.2-0.08）/2="0.06" mol·L^-1；

③SiCl₄(g)的轉(zhuǎn)化率是=0.04×3/0.3×100%=40%；④若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) =" 3" : 2 : 6的投料配比，向上述容器不斷擴(kuò)大加料，因?yàn)檫@個(gè)投料比為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以SiCl₄(g)的轉(zhuǎn)化率應(yīng)該不變；⑤由SiCl₄(g)＋2H₂(g) Si(s)＋4HCl(g)；△H＝＋QkJ·mol^－1(Q＞0)可以知道，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)向左進(jìn)行，所以減小壓強(qiáng)能提高SiCl₄的轉(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤；若反應(yīng)開始時(shí)SiCl₄為1mol，達(dá)到平衡時(shí)，由于該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，所以吸收熱量小于QkJ，故B錯(cuò)誤；C正確，反應(yīng)至4min時(shí)，若HCl的濃度為0.12mol·L^－1，則H₂的反應(yīng)速率為0.015mol/(L·min)，故D也錯(cuò)誤，本題答案為C。

考點(diǎn)：原子結(jié)構(gòu)示意圖、離子方程式、化學(xué)平衡

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了原子結(jié)構(gòu)示意圖、離子方程式、化學(xué)平衡的綜合知識(shí)，是高考考查的重點(diǎn)，該題比較全面，是一道不錯(cuò)的題目。