Question

10．金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛．
（1）碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子．碳元素在周期表中的位置是第二周期第ⅣA族，Q是O，R的电子式为；
（2）一定条件下，Na还原CCl₄可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl₄的实验操作名称为过滤，除去粗产品中少量钠的试剂为水（或乙醇）；
（3）碳还原SiO₂制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO₂．现将20.0g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，生成氢气的离子方程式为Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，将滤液稀释到1L，若所得Na₂SiO₃的物质的量浓度为0.17mol•L^-1，则SiC的纯度为57%；
（4）下列叙述正确的有②③（填序号）
①Na还原CCl₄的反应、Cl₂与H₂O的反应均是置换反应
②Na₂SiO₃溶液与SO₃的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
③钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1：2
④水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同．

Answer 1

分析 （1）碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子，则Q是O₂、R是CO₂，在二氧化碳分子中每个O原子和C原子之间能形成两对共用电子对；
（2）将不溶性固体和液体分离通常采用的方法是过滤；Na可以与水（或乙醇）发生反应，金刚石不可以；
（3）Si与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠与氢气；根据n=cV计算Na₂SiO₃的物质的量，硅酸钠原与Si、二氧化硅与氢氧化钠反应得到，根据Si元素守恒计算二氧化硅物质的量，根据m=nM计算Si、二氧化硅的质量，进而计算SiC的质量，可以计算SiC的纯度；
（4）①Na还原CCl₄的反应属于置换反应，但Cl₂与H₂O反应生成HCl和HClO；
②元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强；
③钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物分别为Na₂O₂、Li₂O．
④二氧化硅属于原子晶体，而干冰属于分子晶体．

解答 解：（1）碳元素在周期表中的位置是：第二周期第ⅣA族，由题给信息“碳与Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子”可推知Q为氧，非极性分子R为CO₂，CO₂的电子式为，
故答案为：第二周期第ⅣA族；O；；
（2）金刚石是不溶于CCl₄的固体，CCl₄是液体，将不溶性固体和液体分离通常采用的方法是过滤；由于Na可以与水（或乙醇）发生反应，而金刚石不与水（或乙醇）反应，所以除去粗产品中少量的钠可用水（或乙醇），
故答案为：过滤；水（或乙醇）；
（3）硅与NaOH反应的化学方程式Si+2NaOH+H₂O═Na₂SiO₃+2H₂↑，其离子方程式为：Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，反应生成0.1mol氢气，则生成硅酸钠为0.1mol×$\frac{1}{2}$=0.05mol，溶液中硅酸盐的物质的量为0.17mol•L^-1×1L=0.17mol，硅酸钠原与Si、二氧化硅与氢氧化钠反应得到，根据Si元素守恒，二氧化硅物质的量为0.17mol-0.05mol=0.12mol，则产品中Si与SiO₂的总质量=0.05mol×28g/mol+0.12mol×60g/mol=8.6g，故SiC的质量为20.0g-8.6g=11.4g，则SiC的纯度为$\frac{11.4g}{20g}$×100%=57%，
故答案为：Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑；57%；
（4）①Na还原CCl₄的反应属于置换反应，但Cl₂与H₂O反应生成HCl和HClO，不是置换反应，故①错误；
②Na₂SiO₃溶液与SO₃的反应，说明酸性H₂SiO₃比H₂SO₄弱，则可用于推断Si与S的非金属性强弱，故②正确；
③钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物分别为Na₂O₂、Li₂O，阴阳离子数目比均为1：2，故③正确；
④二氧化硅属于原子晶体，而干冰属于分子晶体，熔化时克服粒子间作用力的类型不相同，故④错误．
故选：②③．

点评 本题综合元素化合物知识，题目难度中等，注意从质量守恒的角度结合反应的化学方程式计算，难度中等．