Question

【題目】硅是構成礦物和巖石的主要成分，單質硅及其化合物具有廣泛的用途。完成下列填空：

I.某些硅酸鹽具有篩選分子的功能，一種硅酸鹽的組成為：M2O·R2O3·2SiO2·nH2O，已知元素M、R均位于元素周期表的第3周期。兩元素原子的質子數之和為24。

（1）該硅酸鹽中同周期元素原子半徑由大到小的順序為________________；

（2）寫出M原子核外能量最高的電子的電子排布式：__________________；

（3）常溫下，不能與R單質發生反應的是___________（選填序號）；

a．CuCl2溶液 b．Fe2O3 c．濃硫酸 d．Na2CO3溶液

（4）寫出M、R兩種元素的最高價氧化物對應的水化物反應的離子方程式：____________________________________________。

II.氮化硅（Si3N4）陶瓷材料硬度大、熔點高。可由下列反應制得：SiO2+C+N2Si3N4+CO

（5）Si3N4晶體中只有極性共價鍵，則氮原子的化合價為______，被還原的元素為______________。

（6）C3N4的結構與Si3N4相似。請比較二者熔點高低。并說明理由：_____________________。

（7）配平上述反應的化學方程式，并標出電子轉移的數目和方向。_________________

（8）如果上述反應在10L的密閉容器中進行，一段時間后測得氣體密度增加了2.8g/L，則制得的Si3N4質量為_____________。

Answer 1

【答案】Na >Al>Si 3s1 bd -3 N2中氮元素 兩者均為原子晶體，碳原子半徑小于硅原子半徑，因此C3N4中碳原子與氮原子形成的共價鍵鍵長較Si3N4中硅原子與氮原子形成的共價鍵鍵長小，鍵能較大，熔點較高 35g

【解析】

I．（1）化合物的化合價代數和為0，因此M呈+1價，R呈+3價，M、R均位于元素周期表的第3周期，兩元素原子的質子數之和為24，則M為Na，R為Al，該硅酸鹽中Na、Al、Si為同周期元素，元素序數越大，其半徑越小，因此半徑大小關系為：Na >Al>Si；

（2）M原子核外能量最高的電子位于第三能層，第三能層上只有1個電子，其電子排布式為：3s1；

（3）常溫下，Al與CuCl2溶液反應能將銅置換出來；Al與Fe2O3在高溫反應；Al與濃硫酸發生鈍化；Al與Na2CO3溶液在常溫下不發生反應；

故答案為：bd；

（4）Na、Al兩種元素的最高價氧化物對應的水化物分別為：NaOH、Al(OH)3，二者反應的離子方程式為：；

II．（5）非金屬性N>Si，因此Si3N4中N元素化合價為-3價；該反應中N元素化合價從0價降低至-3價，N元素被還原；

（6）Si3N4陶瓷材料硬度大、熔點高，晶體中只有極性共價鍵，說明Si3N4為原子晶體，C3N4的結構與Si3N4相似，說明C3N4為原子晶體，兩者均為原子晶體，碳原子半徑小于硅原子半徑，因此C3N4中碳原子與氮原子形成的共價鍵鍵長較Si3N4中硅原子與氮原子形成的共價鍵鍵長小，鍵能較大，熔點較高；

（7）該反應中Si元素化合價不變，N元素化合價從0價降低至-3價，C元素化合價從0價升高至+2價，根據得失電子關系以及原子守恒配平方程式以及單線橋為：；

（8）氣體密度增加了2.8g/L，說明氣體質量增加了2.8g/L ×10L=28g，

因此生成的Si3N4質量為=35g。