氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得: SiO2 + C + N2 Si3N4 + CO
根据题意完成下列各题:
(1)配平上述化学反应方程式。
(2)为了保证石英和焦炭尽可能的转化,氮气要适当过量。某次反应用了20mol氮气,反应生成了5mol一氧化碳,此时混合气体的平均相对分子质量是 。
(3)分析反应可推测碳、氮气的氧化性:C N2(填“>”“<”“=”)。
(6分)(1) 3 SiO2 + 6 C + 2 N2 1 Si3N4 + 6 CO
(2) 28 (3)C < N2
题目分析:(1)由产物CO可知,SiO2与C化学计量数之比为1:2 由产物Si3N4可知SiO2与N2化学计量数之比为3:2,所以SiO2、C、N2化学计量数之比为3:6:2,令SiO2的化学计量数为3,C、N2化学计量数分别为6、2,结合元素守恒可知Si3N4、CO化学计量数分别为1、6,配平后方程式为3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO.
故答案为:3、6、2、1、6.
(2)反应中只有C元素的化合价升高,氮气有剩余,根据CO计算电子转移,C元素化合价由0价升高为+2价,转移电子的物质的量为CO的2倍,所以反应中转移电子数为5mol×2×NAmol-1=10NA.
N2与CO的相对分子质量都是28,所以混合气体的平均相对分子质量为28.
故答案为:10;28.
(3)反应中N2作氧化剂,C是还原剂,N2将C氧化为CO,所以氧化性C<N2.
故答案为:<。
点评:考查氧化还原反应配平及计算、氧化性还原性比较、晶体结构与性质等,难度中等,注意掌握化学方程式常用的配平方法。