Question

【題目】硅元素的化合物有多種。

回答下列問題：

（1）SiH4的沸點比CH4高，原因是____________________________________。

（2）硅與碳同主族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多。根據(jù)下表中 所列鍵能數(shù)據(jù)，簡要分析可能的原因___________________________________。

化學(xué)鍵	C—C	C—H	Si—Si	Si—H
鍵能/(kJ·mol-1)	356	413	226	318

氮化硅（Si3N4）是一種重要的陶瓷材料，可用石英與焦炭在800℃的氮氣氣氛下合成：

3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g)

（3）標出上述反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向____________。

（4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=____________。已知平衡常數(shù)：K(800℃)>K(850℃)，則反應(yīng)是_________反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

（5）任寫兩種能提高二氧化硅轉(zhuǎn)化率的措施_________________、_________________。

（6）一定溫度下，在2L密閉容器內(nèi)，充入一定量的反應(yīng)物，5分鐘時達到平衡，測得容器內(nèi)氣體增加了0.4mol，用CO表示該反應(yīng)時間內(nèi)的反應(yīng)速率為_________________。

Answer 1

【答案】 二者是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，SiH4的分子量比CH4的分子量大，范德華力大，所以沸點比CH4高。 Si—Si的鍵能比C—C小，Si—H的鍵能也比C—H小，更容易斷裂，所以硅烷的種類和數(shù)量都比烷烴少。 放熱 降溫 減小壓強 0.06mol/(L·min)

【解析】試題分析：(1)分子晶體的沸點隨相對分子質(zhì)量的增大而升高；(2)鍵能越大物質(zhì)越穩(wěn)定；(3) 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g) 反應(yīng)中氮元素得電子化合價降低碳元素失電子化合價升高；(4)根據(jù)化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)；升高溫度平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向移動；(5)平衡正向移動能使二氧化硅轉(zhuǎn)化率增大；(6)先用差量法計算生成CO的物質(zhì)的量，在利用計算速率。

解析：(1)分子晶體的沸點隨相對分子質(zhì)量的增大而升高，二者是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，SiH4的分子量比CH4的分子量大，范德華力大，所以沸點比CH4高；(2)鍵能越大物質(zhì)越穩(wěn)定，Si—Si的鍵能比C—C小，Si—H的鍵能也比C—H小，更容易斷裂，所以硅烷的種類和數(shù)量都比烷烴少；(3) 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g) 反應(yīng)中氮元素得電子化合價降低碳元素失電子化合價升高，所以電子轉(zhuǎn)移的方向和 數(shù)目為；(4)固體不能寫入平衡常數(shù)表達式，根據(jù)化學(xué)方程式，平衡常數(shù)；升高溫度平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向移動，所以該反應(yīng)放熱；(5) 降溫 或減小壓強能使平衡正向移動，二氧化硅轉(zhuǎn)化率增大；(6)設(shè)5分鐘CO物質(zhì)的量增加xmol

3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g) 氣體物質(zhì)的量增加

6 6-2

x 0.4

， x=0.6， = 0.06mol/(L·min)。