Question

17．由新型无机非金属材料制成的无水冷发动机，热效率高、寿命长．这类材料中研究较多的是化合物G．
（1）化合物G 的相对分子质量为140，G 中含硅元素，其质量分数为60%，另有元素Y．G 可以由化合物E（含两种元素）与NH₃反应而生成，同时产生HCl 气体．则G 和E的化学式分别为Si₃N₄、SiCl₄ ．
（2）粉末状G 能够与氧气反应，所得产物中有一种是空气中的主要成分，另一种是工业上生产玻璃的主要原料．请写出化合物G 与氧气反应的化学方程式Si₃N₄+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3SiO₂+2N₂．
（3）常压下在G 中添加氧化铝，经高温烧结可制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，它的商品名叫“赛伦”，化学通式可表示为：Si_6-XAl_XO_XY_8-X．在接近1700℃时x的极限值约为4.0，在1400℃时 x为2.0，以保持整个化合物呈电中性．则赛伦中以下元素的化合价分别为：Si+4、Y-3，塞伦的晶体类型原子晶体．

Answer 1

分析 （1）根据反应前后元素种类不变，推出G中含有氮元素，根据元素质量分数确定原子个数，从而确定化学式；
（2）根据反应物与生成物正确写出化学方程式；
（3）根据化合物中正负化合价代数和等于0计算及高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料判断晶体类型．

解答 解：（1）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，设G化合物的化学式为：Si_aN_b．化合物G的相对分子质量为140，含有硅元素，其质量分数为60%，故60%=$\frac{28×a}{28×a+14×b}$×100%，求得$\frac{a}{b}$=$\frac{3}{4}$，故G的化学式为Si₃N₄；E的化学式为SiCl₄
，故答案为：Si₃N₄；SiCl₄ ；
（2）粉末状G能够与氧气在高温下反应，所得产物中有一种是空气的主要成分为氮气，另一种是氧化物为二氧化硅，故化学方程式为：Si₃N₄+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3SiO₂+2N₂ ，故答案为：Si₃N₄+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3SiO₂+2N₂ ；
（3）“赛伦”化学式 Si_6-xAl_xO_xY_8-x． 在1400℃时x为2.0，其化学式为Si₄Al₂O₂Y₆ ，其中Si元素的化合价为+4价，Al为+3价，O为-2价，根据化合价代数和为0，则“赛伦”中Y元素的化合价为-3价，又“赛伦”是高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，所以为原子晶体，故答案为：+4；-3； 原子晶体．

点评 解答本题关健根据反应前后元素种类不变确定出组成元素，再根据元素质量分数确定出化学式，难度不大．