Question

未來的交通工具將采用新一代無機非金屬材料制成的無水冷發(fā)動機，這類材料中被研究得較多的是化合物G．
（1）化合物G的相對分子質(zhì)量為140，G中硅元素的質(zhì)量分數(shù)為60%，另有元素Y．G可以由化合物E（含兩種元素）與NH₃反應(yīng)而生成，同時產(chǎn)生HCl．請推斷：①化合物G的化學(xué)式為

Si₃N₄

，②由1mol NH₃和0.75mol E恰好完全反應(yīng)，化合物E的分子式為

SiCl₄

．
（2）粉末狀G能夠與空氣中的氧氣和水反應(yīng)，所得的產(chǎn)物中都有一種酸性氧化物，它是工業(yè)上生產(chǎn)玻璃、水泥、陶瓷的主要原料．與氧氣反應(yīng)所得的產(chǎn)物還有一種單質(zhì)；與水反應(yīng)生成的另一種產(chǎn)物是該種單質(zhì)元素的氫化物．請寫出化合物G與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：

Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃

．
（3）為了使化合物G能成為新一代汽車發(fā)動機材料，現(xiàn)采用常壓下在G中添加氧化鋁，經(jīng)高溫?zé)�結(jié)制成一種高強度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕的陶瓷材料，它的商品名叫“賽倫”，化學(xué)通式可表達為Si_6-xAl_xO_xN_8-x．在接近1700℃時x的極限值約為4.0，在1400℃時x為2.0，以保持整個化合物呈電中性．則賽倫中各元素的化合價為Si

+4

、Al

+3

、O

-2

、N

-3

．

Answer 1

分析：（1）由G的相對分子質(zhì)量及Si、N的質(zhì)量分數(shù)，可以求出G的化學(xué)式為Si₃N₄；由E與NH₃的復(fù)分解反應(yīng)，可知E中含有Si和Cl兩種元素，再據(jù)NH₃與E的反應(yīng)及二者的物質(zhì)的量的關(guān)系，可求出E的化學(xué)式為SiCl₄；
（2）根據(jù)產(chǎn)物和質(zhì)量守恒定律分析出G中含有的元素，繼而書寫并配平化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)化合價代數(shù)和為0的原則判斷．

解答：解：（1）生產(chǎn)玻璃的主要原料為二氧化硅、大理石、碳酸鈉，其中是酸性氧化物的只有二氧化硅，即粉末A與水反應(yīng)生成二氧化硅和氨氣，則A中必含硅元素和氮元素，由G的相對分子質(zhì)量及Si、N的質(zhì)量分數(shù)，可知：n（Si）：n（N）=

140×60%

28

：

140×40%

14

=3：4，則G的化學(xué)式為Si₃N₄，
由E與NH₃的復(fù)分解反應(yīng)，可知E中含有Si和Cl兩種元素，再據(jù)NH₃與E的反應(yīng)及二者的物質(zhì)的量的關(guān)系1mol NH₃和0.75molE恰好完全反應(yīng)，可求出E的化學(xué)式為SiCl₄．
故答案為：Si₃N₄；SiCl₄；
（2）由題意可知粉末狀G能夠與空氣中的氧氣和水反應(yīng)，所得的產(chǎn)物中都有一種酸性氧化物，它是工業(yè)上生產(chǎn)玻璃、水泥、陶瓷的主要原料，應(yīng)生成SiO₂，另一種氫化物為NH₃，則與水反應(yīng)的方程式為Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃，故答案為：Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃；
（3）當(dāng)x=4.0時，化學(xué)式為Si₂Al₄O₄N₄，當(dāng)x=2.0時，化學(xué)式為Si₄Al₂O₂N₆，不管是用x=4.0計算，還是用x=2.0計算，N的化合價都為-3價，O的化合價為-2價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0可知Si為+4價，Al為+3價，由物理性質(zhì)可知應(yīng)為原子晶體，故答案為：+4；+3；-2；-3；原子晶體．

點評：本題考查無機物的推斷，題目難度中等，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)以及發(fā)生的反應(yīng)現(xiàn)象判斷物質(zhì)的組成，答題中注意不要忽視物質(zhì)的用途．