解题思路:根据反应SiO2+2C 高温 . Si+2CO↑,Si+C 高温 . SiC可得:SiO2+3C 高温 . SiC+2CO↑,①x=13时,二氧化硅与C恰好反应生成一氧化碳和单质硅;②x=14时,二氧化硅与C恰好反应生成SiC,残留的固体为SiC;③13<x<1时,二氧化硅过量,反应后的固体为SiO2和Si的混合物,根据反应方程式计算出二氧化硅和硅的物质的量;④14<x<13时,二氧化硅与碳完全反应生成Si和SiC,设生成Si为ymol,则生成SiC为:xmol-ymol,根据反应方程式列式计算出二者的物质的量;⑤0<x<14时,则反应后C有剩余,残留固体为SiC和C,二氧化硅完全反应,根据反应方程式计算出碳化硅和C的物质的量.
根据反应SiO2+2C
高温
.
Si+2CO↑,Si+C
高温
.
SiC可得:SiO2+3C
高温
.
SiC+2CO↑,
①当x=[1/3]时,二氧化硅与C恰好反应生成一氧化碳和单质硅,残留的固体为:Si,其物质的量为[1/3]mol;
②当x=[1/4]时,二氧化硅与C恰好反应生成SiC,残留的固体为:SiC,物质的量为[1/4]mol;
③当[1/3]<x<1时,二氧化硅过量,反应后的固体为SiO2和Si的混合物,根据反应SiO2+2C═Si+2CO↑,C完全反应,则生成Si的物质的量为:n(Si)=[1/2]n(C)=[1/2×(1-x)mol=
1−x
2]mol,剩余的二氧化硅为:x-[1−x/2]mol=[3x−1/2]mol;
④当[1/4]<x<[1/3]时,二氧化硅与碳完全反应生成Si和SiC,设生成Si为ymol,则生成SiC为:xmol-ymol,根据C的物质的量关系可得:2ymol+3(xmol-ymol)=(1-x)mol,解得:y=(4x-1)mol,即Si的物质的量为(4x-1)mol,则SiC的物质的量为:xmol-(4x-1)mol=(1-3x)mol;
⑤当0<x<[1/4]时,则反应后C有剩余,残留固体为SiC和C,二氧化硅完全反应,则残留固体中含有SiC的物质的量为:xmol,根据反应SiO2+3C═SiC+2CO↑,剩余C的物质的量为:(1-x)mol-3xmol=(1-4x)mol,
故答案为:
编号①②③④⑤
x值x=[1/3]x=[1/4][1/3]<x<1[1/4]<x<[1/3]0<x<[1/4]
残留固体及
物质的量Si [1/3]molSiC [1/4]molSi[1−x/2]mol
SiO2 [3x−1/2]molSi(4x-1)mol
SiC(1-3x)molSiC xmol
C(1-4x)mol
点评:
本题考点: 有关混合物反应的计算.
考点点评: 本题考查了有关混合物讨论的计算,题目难度较大,注意掌握讨论法在化学计算中的应用方法,根据反应原理明确x的各取值范围及对应产物为解答本题的关键,试题培养了学生的分析、理解能力.