题目内容
近年来,我国的材料研究迅猛发展,出现了许多具有特殊功能的新型材料。
(1)硅是将太阳能转换为电能的常用材料,从硅的氧化物制取粗硅的化学方程式为______________________________________。
(2)化合物G是开发新一代汽车发动机的新材料。G的相对分子质量为140,含有硅元素,其质量分数为60%,另含有元素Y。E(含两种元素)与NH3反应制得G和HCl。G和E化学式分别为__________________________________ 。
常压条件下向G中添加氧化铝,经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料,化学通式可表示为Si6-xOxY8-x。在接近1 700℃时x的极限值约为4.0,则化合物中Y元素的化合价为 ____。
(3)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox,3<x<4,M=Mn、Zn、Ni且均显+2价,下同)由铁酸盐(MFe2O4)经高温被H2还原而得,已知铁酸盐(MFe2O4)高温还原时,发生反应的MFe2O4与H2的物质的量之比为2∶1,则还原产物MFe2Ox中x= 。MFe2Ox中,+2价铁与+3价铁的物质的量之比为 。
【解析】(1)从硅的氧化物制取粗硅的化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑。
(2)化合物E(含两种元素)与NH3反应制得G和HCl,根据化学反应前后元素种类不变可知G中含有氮元素,故Y为氮元素,再根据G的相对分子质量及Si、N的质量分数,可以求出G的化学式为Si3N4。由E与NH3的复分解反应,可知E中含有Si和Cl两种元素,再据NH3与E的反应及二者的物质的量的关系,可求出E的化学式为SiCl4。当温度接近1 700℃时,x=4,把x=4代入Si6-xOxY8-x可知,该物质为Si2O4Y4,根据化合价代数为零可知Y为0价,也就是说1 700℃时Si6-xOxY8-x分解为SiO2和N2,所以x<4;
①当x=3时,可得Si3O3Y5,此时Y的化合价为-1.2价,很显然,x≠3;
②当x=2时,可得Si4O2Y6,此时Y为-2价;
③当x=1时,可得Si5OY7,此时Y为-
价,所以x≠1,
综上所述,Y的化合价为-2价。
(3)由MFe2O4被H2还原时物质的量之比为2∶1知,1 mol H2失去的2 mol电子被2 mol MFe2O4得到,即1 mol MFe2O4得到1 mol电子,由M为+2价,Fe为+3价,且在产物中M化合价不变,在产物MFe2Ox中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶1,由化合价规则:2x=2+2+3,得x=3.5。
答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑
(2)Si3N4、SiCl4 -2
(3)3.5 1∶1
N2(g)＋O2(g) K1＝1×1030
SO3
H2SO4
我国在砷化镓太阳能电池研究方面国际领先．砷（As）和镓（Ga）都是第四周期元素，分别属于ⅤA和ⅢA族．下列说法中，不正确的是（ ）
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| A． | 原子半径：Ga＞As＞P | B． | 热稳定性：NH3＞PH3＞AsH3 |
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| C． | 酸性：H3AsO4＞H2SO4＞H3PO4 | D． | Ga（OH）3 可能是两性氢氧化物 |