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，但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多。根據下表中 所列鍵能數據，簡要分析可能的原因___________________________________。

化學鍵	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）標出上述反應中電子轉移的數目和方向____________。

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

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

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

Answer 1

【答案】 二者是結構相似的分子晶體，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量的增大而升高；(2)鍵能越大物質越穩定；(3) 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g) 反應中氮元素得電子化合價降低碳元素失電子化合價升高；(4)根據化學方程式書寫平衡常數；升高溫度平衡常數減小，說明平衡逆向移動；(5)平衡正向移動能使二氧化硅轉化率增大；(6)先用差量法計算生成CO的物質的量，在利用計算速率。

解析：(1)分子晶體的沸點隨相對分子質量的增大而升高，二者是結構相似的分子晶體，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)鍵能越大物質越穩定，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量都比烷烴少；(3) 3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g) 反應中氮元素得電子化合價降低碳元素失電子化合價升高，所以電子轉移的方向和 數目為；(4)固體不能寫入平衡常數表達式，根據化學方程式，平衡常數；升高溫度平衡常數減小，說明平衡逆向移動，所以該反應放熱；(5) 降溫 或減小壓強能使平衡正向移動，二氧化硅轉化率增大；(6)設5分鐘CO物質的量增加xmol

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

6 6-2

x 0.4

， x=0.6， = 0.06mol/(L·min)。