Question

1．氢氟酸可用于半导体工业，也常用来蚀刻玻璃，其刻蚀反应原理如下：
6HF+Na₂SiO₃→2NaF+SiF₄↑+3H₂O
完成下列填空：
（1）根据HF的cd（选填编号）大于H₂O，可推断氟元素的非金属性强于氧元素．
a．酸性        b．熔沸点          c．稳定性           d．键的极性
（2）SiF₄与甲烷结构相似，SiF₄是含极性键的非极性分子（均选填“极性”或“非极性”）．
刻蚀反应中的三种元素可组成同时含离子键和共价键的化合物，该化合物的电子式为．
（3）Si原子核外电子有5种不同能量的电子，其中最高能量的电子处于3p轨道．
（4）在相同条件下，Na₂SiO₃、CaSiO₃分别与等浓度等体积的氢氟酸反应，两个反应原理相似，但前者的反应速率明显大于后者．原因是NaF易溶于水，而CaF₂难溶于水，会覆盖在固体表面，降低反应速率．
（5）同浓度的H₂SO₃和HF两溶液的pH为：H₂SO₃＜HF（选填“＞”或“＜”）．浓度均为0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反应后，SO₃^2-、HSO₃^-、F^-、NH₄⁺浓度从大到小的顺序为：c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）．
已知：H₂SO₃       K_i1=1.54×10^-2K_i2=1.02×10^-7
HF          K_i=6.8×10^-4
NH₃•H₂O     K_i=1.8×10^-5．

Answer 1

分析 （1）比较非金属元素的非金属性强弱，可根据单质之间的置换反应、对应最高价氧化物的水化物的酸性、氢化物的稳定性等角度判断；
（2）由同种原子构成的共价键是非极性键，不同原子构成的共价键是极性键，分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看，电荷的分布是均匀的，对称的，这样的分子为非极性分子，反之为极性分子，甲烷为正四面体结构；一般来说，活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，刻蚀反应中的三种元素可组成同时含离子键和共价键的化合物为氢氧化钠，氢氧化钠为离子化合物，钠离子与氢氧根离子通过离子键结合而成，氢和氧两种元素以共价键结合；
（3）原子核外电子是分层排布的，在不同电子层上运动的电子的能量不同，有几个轨道上排布电子，共有几种不同的能量；原子核外电子是分层排布的，距离原子核越近能量越低，反之越高；
（4）接触面积影响化学反应速率；
（5）电离平衡常数越大，酸性越强，亚硫酸为二元弱酸，氢氟酸为一元弱酸，浓度均为0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反应后，生成等浓度的亚硫酸氢铵、氟化铵，亚硫酸氢根离子水解能力强于氟离子．

解答 解：（1）通过氢化物的稳定性可以判断非金属性强弱，氢化物的稳定性与键的极性有关，所以符合推断氟元素的非金属性强于氧元素条件的为cd，
故答案为：cd；
（2）SiF₄中硅原子和氟原子之间以极性共价键结合，SiF₄与甲烷结构相似，甲烷为正四面体结构，所以SiF₄从整个分子来看，电荷的分布是均匀的，对称的，为非极性分子，刻蚀反应中的三种元素可组成同时含离子键和共价键的化合物为氢氧化钠，其电子式为：，
故答案为：极性；非极性；；
（3）硅原子为14号元素，电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p²，共有5个轨道上排布电子，所以有5种不同能量的电子，原子核外电子是分层排布的，距离原子核越近能量越低，所以3p能量最高，
故答案为：5；3p；
（4）在相同条件下，Na₂SiO₃、CaSiO₃分别与等浓度等体积的氢氟酸反应，Na₂SiO₃与氢氟酸反应生成的NaF易溶于水，而CaSiO₃与氢氟酸反应生成的CaF₂难溶于水，会覆盖在固体表面，降低反应速率，所以前者的反应速率明显大于后者，
故答案为：NaF易溶于水，而CaF₂难溶于水，会覆盖在固体表面，降低反应速率．
（5）H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2大于HF K_i=6.8×10^-4，所以同浓度，亚硫酸酸性强于氢氟酸，即PH小于氢氟酸，浓度均为0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反应后，生成等浓度的亚硫酸氢铵、氟化铵，HF K_i=6.8×10^-4 大于NH₃•H₂O K_i=1.8×10^-5大于H₂SO₃ K_i2=1.02×10^-7
，所以亚硫酸氢根离子水解能力强于氟离子，溶液中离子浓度为：c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-），
故答案为：＜；c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）．

点评 本题考查物质结构、反应原理有关知识，较为综合，掌握极性、非极性、影响反应速率的因素，离子浓度大小比较是解答关键，题目难度中等．