题目内容

由新型无机非金属材料制成的无水冷发动机,热效率高、寿命长。这类材料中研究较多的是化合物G。

(1)化合物G的相对分子质量为140,G中含硅元素,其质量分数为60%,另有元素Y。G可以由化合物E(含两种元素)与NH3反应而生成,同时产生HCl气体。请推断:G和E的化学式分别为____________、____________。

(2)粉末状G能够与氧气反应,所得产物中有一种是空气中的主要成分,另一种是工业上生产玻璃的主要原料。请写出化合物G与氧气反应的化学方程式_____________________。

(3)常压下在G中添加氧化铝,经高温烧结可制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料,它的商品名叫“赛伦”,化学通式可表示为Si6-xAlxOxY8-x。在接近于1 700 ℃时x的极限值约为4.0,在1 400 ℃时x为2.0,以保持整个化合物呈电中性。推测:赛伦中以下元素的化合价:Si____________,Y____________,赛伦的晶体类型为____________。

(1)Si3N4  SiCl4

(2)Si3N4+3O2====3SiO2+2N2

(3)+4  -3  原子晶体

解析:(1)由E和NH3反应生成G的反应可描述为E+NH3G+HCl。NH3中N元素只能转移进G中,则G含N、Si两元素,其化学式为Si3N4。G中Si元素和HCl中Cl元素都只能来自E,则E含Si、Cl两元素,其化学式为SiCl4。(2)G(Si3N4)与O2反应所得属于空气中的主要成分的产物应是N2,另一属于生产玻璃的主要原料的产物应为SiO2,此反应的化学方程式为Si3N4+3O23SiO2+2N2。(3)“赛伦”中的铝元素只有+3价,氧元素只能显-2价,硅元素和氮元素因都有变价而需计算,它们的化合价分别设为a、b。x=4时,“赛伦”的化学式为Si2Al4O4N4,据其呈电中性列出2a+3×4+(-2)×4+b·4=0。x=2时,“赛伦”的化学式为Si4Al2O2N6,据其呈电中性列出4a+3×2+(-2)×2+6b=0。联立两方程式求得a=+4,b=-3。

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