Question

【题目】硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。完成下列填空：

（1）某些硅酸盐具有筛选分子的功能。一种硅酸盐的组成为：M2O·R2O3·2SiO2·nH2O，已知元素M、R均位于元素周期表的第3周期，两元素原子的质子数之和为24。

①写出M原子核外能量最高的电子的电子排布式：___________。

②常温下，不能与R单质发生反应的是_______（选填序号）。

a．CuCl2溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸 d．NaOH溶液 e．Na2CO3固体

（2）氮化硅（Si3N4）陶瓷材料硬度大、熔点高。可由下列反应制得：SiO2+C+N2Si3N4+CO

①Si3N4中氮元素的化合价为-3，请解释Si3N4中氮元素化合价为负价的原因__________________。

②C3N4的结构与Si3N4相似，请比较二者熔点高低，并说明理由：______________________。

③配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。_______________。

（3）一种用工业硅（含少量铁、铜等金属的氧化物）制备Si3N4的主要流程如下：

①将工业硅粉碎的目的是______________________________。

②适量的H2是为了排尽设备中的空气，但H2在高温下也能还原工业硅中的某些金属化物。可能是______（选填：“盐酸”“硝酸”或“硫酸”），理由是_____________________。

Answer 1

【答案】3p1 be 氮元素的非金属性比硅强，氮原子得电子的能力强于硅原子，因此两者形成化合物时，共用电子对偏向于氮原子，因此Si3N4中氮元素化合价为负价 两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4中碳原子与氮原子形成的共价键的键长较Si3N4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高。 无 增大反应物的接触面积，提高反应速率 硝酸 H2在高温下能将铜的氧化物还原为单质铜，单质铜与盐酸和硫酸不反应

【解析】

（1）由M2O·R2O3·2SiO2·nH2O可知，M为第IA，R为ⅢA，元素M、R均位于元素周期表的第3周期，两元素原子的质子数之和为24，M为Na，R为Al。根据两元素原子结构和性质分析。

（2）①Si3N4中氮元素的化合价为-3，氮元素的非金属性比硅强，氮原子得电子的能力强于硅原子；

②C3N4的结构与Si3N4相似，用原子晶体的结构解释熔点高低；

③根据氧化还原反应化合价升降总数相等以及质量守恒来解答；

（3）①将工业硅粉碎的目的是增大反应物的接触面积，提高反应速率；

②盐酸、稀硫酸均不与Cu反应，氮化硅中混有铜粉，为除去混有的Cu，可选择硝酸，Cu与硝酸反应，而氮化硅与硝酸不反应。

（1）由M2O·R2O3·2SiO2·nH2O可知，M为第IA，R为ⅢA，元素M、R均位于元素周期表的第3周期，两元素原子的质子数之和为24，M为Na，R为Al。

①M原子核外能量最高的电子的电子排布式： 3p1 ；

②常温下，a．Al与CuCl2溶液能将铜置换出来；b．Al与Fe2O3在高温反应； c．Al与浓硫酸发生钝化； d．Al与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠； e．Al与Na2CO3固体常温下不能反应；故选be。

（2）①Si3N4中氮元素的化合价为-3，氮元素的非金属性比硅强，氮原子得电子的能力强于硅原子，因此两者形成化合物时，共用电子对偏向于氮原子，因此Si3N4中氮元素化合价为负价；

②C3N4的结构与Si3N4相似，用原子晶体的结构解释熔点高低：两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4中碳原子与氮原子形成的共价键的键长较Si3N4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高；

③配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。SiO2+C+N2Si3N4+CO。

Si的化合价前后未变，N的化合价由0降为-3，C的化合价由0升为+2，生成1个Si3N4化合价降低12，生成1个CO化合价升高2，根据化合价升降总数相等以及质量守恒得，3SiO2+6C+2N2 Si3N4+6CO．

标出电子转移的数目和方向：

（3）①将工业硅粉碎的目的是增大反应物的接触面积，提高反应速率；

②盐酸、稀硫酸均不与Cu反应，氮化硅中混有铜粉，为除去混有的Cu，可选择硝酸，Cu与硝酸反应，而氮化硅与硝酸不反应。x可能是硝酸， H2在高温下能将铜的氧化物还原为单质铜，单质铜与盐酸和硫酸不反应。