Question

碳化硅(SiC) 、氧化铝(Al 2 O 3 ) 和氮化硅（Si 3 N 4 ）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有

碳化硅(SiC) 、氧化铝(Al 2 O 3 ) 和氮化硅（Si 3 N 4 ）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。宇宙火箭和导弹中，大量用钛代替钢铁。(1)Al的离子结构示意图为 ；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为 (2)氮化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，其反应方程式为 （3）工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl 4 (g) + x N 2 (g) + 6 H 2 (g) Si 3 N 4 (s) + 12 HCl(g) △H＜0 在恒温、恒容时，分别将0.3mol SiCl 4 (g)、0.2mol N 2 (g)、0.6mol H 2 (g)充入2 L密闭容器内，进行上述反应，5 min达到平衡状态，所得HCl(g)为0.3mol/L、 N 2 为0.05 mol/L① H 2 的平均反应速率是 ② 反应前与达到平衡时容器内的压强之比= ③ 系数 x = (4)已知：TiO 2 (s)＋2Cl 2 (g)===TiCl 4 (l)＋O 2 (g) Δ H 1 ＝＋140 kJ·mol －1 C(s)＋ O 2 (g)=== CO(g) Δ H 2 ＝－110 kJ·mol －1 写出TiO 2 和焦炭、氯气反应生成TiCl 4 和CO气体的热化学方程式： 。

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Answer 1

（共10分）（1） （1分）   2Al +2OH - +2H 2 O＝2AlO 2 + 3H 2 ↑  (2分） （2）Si 3 N 4 +16HF＝3SiF 4 + 4NH 4 F （2分） （3）①0.03mol／(L·min)  ②11:12  ③x=2    （1分/空，若没有带单位不得分） （4）TiO 2 (s)＋2Cl 2 (g)+2 C(s) ===TiCl 4 (l)＋ 2 CO(g)    Δ H ＝ - 80 kJ·mol －1 (2分）

试题分析：(1)铝离子的核外电子数是8个，所以离子结构示意图为 。金属铝能和氢氧化钠溶液反应生成氢气和偏铝酸钠，反应的离子方程式是2Al +2OH - +2H 2 O＝2AlO 2 + 3H 2 ↑。 （2）氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，则根据原子守恒可知，该铵盐应该是氟化氨，因此反应的化学方程式是Si 3 N 4 +16HF＝3SiF 4 + 4NH 4 F。 （3）            3SiCl 4 (g) + x N 2 (g) + 6 H 2 (g)    Si 3 N 4 (s) + 12 HCl(g) 起始量（mol）    0.3        0.2       0.6                0         0 转化量（mol/L）  0.15       0.05x     0.3               0.05       0.6 平衡量（mol/L）  0.15     0.2－0.05x  0.3               0.05       0.6 则① H 2 的平均反应速率是 ＝0.03mol／(L·min) ② 反应前与达到平衡时容器内的压强之比是 ③0.2－0.05x＝0.1 解得x＝2 （4）根据盖斯定律可知，①＋②×2即得到反应TiO 2 (s)＋2Cl 2 (g)+2 C(s) ===TiCl 4 (l)＋ 2 CO(g)，所以该反应的反应热Δ H ＝140 kJ/mol -110 kJ/mol×2＝－80 kJ·mol 点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，在注重考查学生基础知识的同时，侧重考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。有助于培养学生的逻辑推理能力，和规范的答题能力。