Question

按要求完成下列填空
Ⅰ．已知：①2C₃H₈（g）+7O₂（g）=6CO（g）+8H₂O（l）△H=-2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
（1）反應C₃H₈（g）+5O₂（g）=3CO₂（g）+4H₂O（l）的△H=

 

（2）C₃H₈在不足量的氧氣里燃燒，生成CO和CO₂以及氣態(tài)水，將所有的產(chǎn)物通入一個固定體積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生如下可逆反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＞0
①下列事實能說明該反應達到平衡的是

 

a．體系中的壓強不發(fā)生變化                  
b．υ_正（H₂）=υ_逆（CO）
c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生變化    
d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化
②在某溫度下，反應物的起始濃度分別為：c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2.4mol?L^-1； 達到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率為60%，該反應在此溫度下的平衡常數(shù)是

 

；
（3）熔融碳酸鹽燃料電池的電解質(zhì)為Li₂CO₃和 Na₂CO₃的混合物，燃料為CO，在工作過程中，電解質(zhì)熔融液的組成、濃度都不變，寫出負極發(fā)生的電極反應式

 

．
Ⅱ．氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可用石英與焦炭在高溫的氮氣流中反應制得：

 

SiO₂+

 

C+

 

N₂

高溫  .

 

Si₃N₄+

 

CO  根據(jù)題意完成下列各題：
（1）配平上述化學反應方程式．

 

SiO₂+

 

C+

 

N₂

高溫  .

 

Si₃N₄+

 

CO
（2）為了保證石英和焦炭盡可能的轉(zhuǎn)化，氮氣要適當過量．某次反應用了30mol氮氣，反應生成了5mol一氧化碳，則此時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是

 

．
（3）氮化硅陶瓷的機械強度高，硬度接近于剛玉（A1₂O₃），熱穩(wěn)定性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定．以下用途正確的是

 

．
A．可以在冶金工業(yè)上制成坩堝、鋁電解槽襯里等設備
B．在電子工業(yè)上制成耐高溫的電的良導體
C．研發(fā)氮化硅的全陶發(fā)動機替代同類型金屬發(fā)動機
D．氮化硅陶瓷的開發(fā)受到資源的限制，沒有發(fā)展前途．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,氧化還原反應方程式的配平,原電池和電解池的工作原理,化學平衡狀態(tài)的判斷,兩性氧化物和兩性氫氧化物

專題：

分析：I、（1）根據(jù)蓋斯定律來計算丙烷完全燃燒的反應熱；
（2）①利用平衡的特征“等”、“定”及由此衍生的一些量來分析；
②根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率計算CO的濃度變化量，利用三段式計算各組分的濃度變化量、平衡時各組分的濃度，將平衡濃度代入平衡常數(shù)表達式計算該反應的平衡常數(shù)；
（3）由于保持電解質(zhì)熔融液的組成、濃度都不變，而在負極上放電的是CO，故應為CO失電子結(jié)合CO₃^2-生成CO₂；
II、（1）由產(chǎn)物CO可知，SiO₂與C化學計量數(shù)之比為1：2 由產(chǎn)物Si₃N₄可知SiO₂與N₂化學計量數(shù)之比為3：4，所以SiO₂、C、N₂化學計量數(shù)之比為3：6：4，令SiO₂的化學計量數(shù)為3，結(jié)合元素守恒可知Si₃N₄、CO化學計量數(shù)分別為1、6；
（2）N₂與CO的相對分子質(zhì)量都是28，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變；
（3）由信息可知，氮化硅機械強度高，硬度大，熱穩(wěn)定性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定，氮化硅屬于原子晶體，不是電的良導體，制備氮化硅的資源豐富，自然界中有大量的氮氣與二氧化硅，具有廣闊的發(fā)展前景．

解答： 解：I、（1）由①2C₃H₈（g）+7O₂ （g）=6CO （g）+8H₂O△H₁=-2741.8kJ/mol，
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H₂=-566kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律可知，

①+②×3

2

可得C₃H₈（g）+5O₂ （g）=3CO₂ （g）+4H₂O，
其反應熱為

(-2741.8KJ/mol)+(-566KJ/mol)×3

2

=-2219.9KJ/mol，
故答案為：-2219.9KJ/mol；
（2）①a．由反應可知，反應前后的壓強始終不變，則體系中的壓強不發(fā)生變化，不能判斷平衡，故a錯誤；                   
b．v_正（H₂）=v_逆（CO），說明一氧化碳正逆反應速率相同，說明反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．因體積不變，氣體的總質(zhì)量不變，所以平均相對分子質(zhì)量始終不變，不發(fā)生變化，不能判斷平衡，故c錯誤；               
d．CO₂的濃度不再發(fā)生變化，由平衡的特征“定”可知，則化學反應達到平衡，故d正確；
故答案為：bd；
②達到平衡后，CO的轉(zhuǎn)化率為60%，則CO的濃度變化量=1mol/L×60%=0.6mol/L，則；
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）：1       2.4        0       0
變化（mol/L）：0.6     0.6        0.6    0.6
平衡（mol/L）：0.4     1.8        0.6     0.6
平衡常數(shù)k=

0.6×0.6

0.4×1.8

=0.5，
故答案為：0.5；
（3）由于保持電解質(zhì)熔融液的組成、濃度都不變，而在負極上放電的是CO，故應為CO失電子結(jié)合CO₃^2-生成CO₂：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂，故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂；
II、（1）由產(chǎn)物CO可知，SiO₂與C化學計量數(shù)之比為1：2 由產(chǎn)物Si₃N₄可知SiO₂與N₂化學計量數(shù)之比為3：2，所以SiO₂、C、N₂化學計量數(shù)之比為3：6：2，令SiO₂的化學計量數(shù)為3，C、N₂化學計量數(shù)分別為6、2，結(jié)合元素守恒可知Si₃N₄、CO化學計量數(shù)分別為1、6，配平后方程式為3SiO₂+6C+2N₂

高溫  .

 Si₃N₄+6CO，
故答案為：3；6；2；1；6；
 （2）N₂與CO的相對分子質(zhì)量都是28，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為28，則此時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是28g/mol，
故答案為：28g/mol； 
（3）A．氮化硅熱穩(wěn)定性好，可以用于熱工設備，故A正確；
B．氮化硅屬于原子晶體，不是電的良導體，故B錯誤；
C．氮化硅機械強度高，硬度大，可以替代同類型金屬發(fā)動機，故C正確；
D．制備氮化硅的資源豐富，具有廣闊的發(fā)展前景，故D錯誤；
故選：AC．

點評：本題主要考查了氧化還原反應配平、氮化硅的性質(zhì)和用途等知識，注意掌握氧化還原反應化學方程式常用的配平方法，題目難度中等．