题目内容

(15分)硅基太阳电池需用化合物甲作钝化材料,甲的摩尔质量为140 g·mol-1,其中硅元素的质量分数为60%。已知1 molNH3与足量的化合物乙充分反应后可得到35 g 甲与6 g H2。工业上制乙的流程如下:请回答下列问题:

(1)乙的电子式是 ;比较热稳定性:乙_______NH3(填>,<或=)。

(2)NH3与足量的化合物乙反应制甲的化学方程式是 。

(3)合成炉内物质需在保护气氛下高温合成,下列气体可作保护气的有 (填字母编号)。

A.O2 B.H2 C.N2 D.CO2 E.Ar

(4)上述生产乙的过程中液氨的作用是______________________________________。

(5)甲与少量H2SO4溶液反应只得到H2SiO3和盐M两种产物,写出该反应的离子方程式 。请设计验证产物盐M的实验方案 。

 

(1) (2分) <(2分);(2)3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2(2分);(3)B、E(2分);

(4)制冷或降温(2分)(5)Si3N4 + 4H++ 9H2O = 3H2SiO3↓+ 4NH4+ (2分)

取少量滤液于试管中,先加稀盐酸无现象,再加氯化钡溶液,有白色沉淀生成;另取少量滤液于试管中,加入氢氧化钠固体(或浓溶液)并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸(或pH试纸)变蓝色,则说明盐M是 (NH4)2SO4。(3分,SO42-检验,加稀盐酸无现象的判断给1分,加氯化钡有白色沉淀给1分;NH4+检验1分)

【解析】

试题分析:由于甲的摩尔质量为140 g/mol,其中硅元素的质量分数为60%。则分子中含有Si的原子个数是(140×60%)÷28=3;因为1 molNH3与足量的化合物乙充分反应后可得到35 g甲与6 g H2。化合物甲中则除了含有Si元素外还含有N元素,含有1molN原子时质量是14g,则每mol的甲中含有N原子的个数是:(140÷35)=4,,4个 N原子与3个Si原子的相对原子质量质量的和是3×28+4×14=140,所以甲的化学式应该是Mg3N4;而1mol的氨气中含有H元素的质量是3g,由于在化学反应中元素的原子守恒,所以化合物乙中含有Si、H两种元素,含有Si:(35 g÷140g/mol)×3=0.75mol,含有H:3mol,n(Si):n(H)= 0.75mol:3mol=1:4,所以乙化学式是SiH4。(1)乙的电子式是;由于元素的非金属性N>Si,元素的非金属性越强,其相应的元素的氢化物的稳定性就越强,所以热稳定性SiH4< NH3;(2)NH3与足量的化合物乙反应制甲的化学方程式是3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2;(3)在合成炉内Mg与Si发生反应产生Mg2Si物质需在保护气氛下高温合成,则可作保护气物质不能发生反应,A.O2与Mg、Si都能发生反应,不能作保护气体,错误;B.H2 与物质都不能发生反应,可以作保护气体,正确; C.N2与Mg会发生反应,所以不能作保护气体,错误; D.CO2与Mg会发生反应,所以不能作保护气体,错误;E.Ar与任何物质都不能发生反应,可以作保护气体,正确;(4)在上述生产乙的过程中液氨的作用是制冷或降温,防止物质分解;(5)甲与少量H2SO4溶液反应只得到H2SiO3和盐M两种产物,根据元素守恒盐应该是硫酸铵,该反应的离子方程式是Si3N4 + 4H++ 9H2O = 3H2SiO3↓+ 4NH4+;验证产物盐M的实验方案是取少量滤液于试管中,先加稀盐酸无现象,再加氯化钡溶液,有白色沉淀生成证明含有SO42-;另取少量滤液于试管中,加入氢氧化钠固体(或浓溶液)并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸(或pH试纸)变蓝色,则说明含有NH4+,则盐M是 (NH4)2SO4。

考点:考查化合物的推断、物质的电子式的书写、物质稳定性的比较、化学反应方程式和离子方程式的书写、SO42-与NH4+离子的检验的知识。

 

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