Question

9．硅及其化合物在工业上有广泛用途，以硅粉、镁粉等原料制备硅烷的工业流程如下：

反应釜中发生反应：4NH₄ Cl+Mg₂ Si$\stackrel{常温}{?}$ 4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂△H＜0
（1）工业上可用硅烷和氨气生产一种能耐高温的材料Si₃ N₄，Si₃N₄应属于原子晶体；NH₃、Si₃ N₄和SiH₄三种物质的熔沸点由高到低的顺序是Si₃N₄＞NH₃＞SiH₄．
（2）上述生产硅烷的过程中反应釜抽真空的原因是使4NH₄Cl+Mg₂Si$\stackrel{常温}{?}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂平衡正移，有利于生产硅烷．
（3）液氨参与循环的作用是吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可）．
（4）氨气也是重要的工业原料，1mol氨气在一定温度下（T＞150℃）发生催化氧化反应能释放出226.5kJ的热量，该反应的热化学方程式是4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-906.0 kJ/mol．
（5）三硅酸镁（ Mg₂Si₃O₈•nH₂O）难溶于水，在医药上可做抗酸剂．它可以中和多余胃酸（主要成分盐酸），生成的难溶物还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激．三硅酸镁与胃酸反应的化学方程式是MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O．若将1.84g三硅酸镁加到50mL 1.0mol/L盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，以甲基橙为指示剂，用l．0mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则Mg₂Si₃O₈•nH₂O中n的值是6．

Answer 1

分析 （1）相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体，其构成微粒是原子；不同类型晶体熔沸点高低的比较：一般来说，原子晶体＞离子晶体＞分子晶体；分子晶体中含有氢键的熔沸点较高；同种类型的分子晶体相对分子质量越大，熔沸点越高；
（2）生产硅烷的反应为可逆反应，抽成真空，能使反应平衡正移，有利于生产硅烷；
（3）根据氨的性质分析：氨气易液化，液氨气化时能从周围环境吸热降温；
（4）依据热化学方程式的书写方法分析书写，反应热与化学计量数成正比；
（5）根据书写化学方程式的步骤：写配注等，正确书写方程式即可，三硅酸镁和盐酸反应生成氯化镁、二氧化硅和水，根据化学方程式进行计算Mg₂Si₃O₈•nH₂O中n的值．

解答 解：（1）相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体，其构成微粒是原子；原子晶体具有熔点高和硬度大的特点，氮化硅（Si₃N₄）是一种耐高温材料，说明氮化硅属于原子晶体，NH₃、Si₃N₄和SiH₄三种物质，Si₃N₄为原子晶体，NH₃、SiH₄是分子晶体，则熔沸点顺序为：Si₃N₄＞NH₃、SiH₄，NH₃中含有氢键、SiH₄中不含氢键，所以NH₃的熔沸点较高，即Si₃N₄＞NH₃＞SiH₄，
故答案为：原子；Si₃N₄＞NH₃＞SiH₄；
（2）生产硅烷的反应为4NH₄Cl+Mg₂Si$\stackrel{常温}{?}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂，该反应为可逆反应，正反应为气体体积增大的反应，抽成真空，有利于反应平衡正向移动，有利于生产硅烷，
故答案为：使4NH₄Cl+Mg₂Si$\stackrel{常温}{?}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂平衡正移，有利于生产硅烷；
（3）氨气易液化，液氨气化时能从周围环境吸热降温，上述生产硅烷的过程中液氨的作用是：吸收热量，保证反应在常温下进行，
故答案为：吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可）；
（4）氨气催化氧化反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，1mol氨气在一定温度下（T＞150℃）发生催化氧化反应能释放出226.5kJ的热量，则4mol氨气在一定温度下（T＞150℃）发生催化氧化反应能释放出226.5kJ×4=906KJ的热量，所以该反应的热化学方程式是：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-906.0 kJ/mol，
故答案为：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-906.0 kJ/mol；
（5）三硅酸镁中和胃酸（HCl）的化学方程式为：MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O，根据化学方程式，设0.184gMgSi₃O₈•nH₂O的物质的量是x，得
    MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O
    1             4
     x         0.050L×1mol/L-0.030L×1mol/L
$\frac{1}{x}$=$\frac{4}{0.050L×1mol/L-0.030L×1mol/L}$，
解得x=0.005mol，所以MgSi₃O₈•nH₂O的摩尔质量是M=$\frac{m}{n}$=$\frac{1.84}{0.005}$=368g/mol，Mg₂Si₃O₈的摩尔质量为260g/mol，所以18n=108，即n=6．
故答案为：MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O；6．

点评 本题考查较为综合，涉及硅、氮及其化合物的性质以及工业流程的理解、复杂化学式的确立等知识，要求学生具有较强的分析和解决问题的能力，明确反应原理是解答本题的关键，题目难度中等．