Question

未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无水冷发动机，这类材料中被研究得较多的是化合物G．
（1）化合物G的相对分子质量为140，G中硅元素的质量分数为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．请推断：①化合物G的化学式为

Si₃N₄

，②由1mol NH₃和0.75mol E恰好完全反应，化合物E的分子式为

SiCl₄

．
（2）粉末状G能够与空气中的氧气和水反应，所得的产物中都有一种酸性氧化物，它是工业上生产玻璃、水泥、陶瓷的主要原料．与氧气反应所得的产物还有一种单质；与水反应生成的另一种产物是该种单质元素的氢化物．请写出化合物G与水反应的化学方程式：

Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃

．
（3）为了使化合物G能成为新一代汽车发动机材料，现采用常压下在G中添加氧化铝，经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，它的商品名叫“赛伦”，化学通式可表达为Si_6-xAl_xO_xN_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．则赛伦中各元素的化合价为Si

+4

、Al

+3

、O

-2

、N

-3

．

Answer 1

分析：（1）由G的相对分子质量及Si、N的质量分数，可以求出G的化学式为Si₃N₄；由E与NH₃的复分解反应，可知E中含有Si和Cl两种元素，再据NH₃与E的反应及二者的物质的量的关系，可求出E的化学式为SiCl₄；
（2）根据产物和质量守恒定律分析出G中含有的元素，继而书写并配平化学方程式；
（3）根据化合价代数和为0的原则判断．

解答：解：（1）生产玻璃的主要原料为二氧化硅、大理石、碳酸钠，其中是酸性氧化物的只有二氧化硅，即粉末A与水反应生成二氧化硅和氨气，则A中必含硅元素和氮元素，由G的相对分子质量及Si、N的质量分数，可知：n（Si）：n（N）=

140×60%

28

：

140×40%

14

=3：4，则G的化学式为Si₃N₄，
由E与NH₃的复分解反应，可知E中含有Si和Cl两种元素，再据NH₃与E的反应及二者的物质的量的关系1mol NH₃和0.75molE恰好完全反应，可求出E的化学式为SiCl₄．
故答案为：Si₃N₄；SiCl₄；
（2）由题意可知粉末状G能够与空气中的氧气和水反应，所得的产物中都有一种酸性氧化物，它是工业上生产玻璃、水泥、陶瓷的主要原料，应生成SiO₂，另一种氢化物为NH₃，则与水反应的方程式为Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃，故答案为：Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃；
（3）当x=4.0时，化学式为Si₂Al₄O₄N₄，当x=2.0时，化学式为Si₄Al₂O₂N₆，不管是用x=4.0计算，还是用x=2.0计算，N的化合价都为-3价，O的化合价为-2价，根据化合价代数和为0可知Si为+4价，Al为+3价，由物理性质可知应为原子晶体，故答案为：+4；+3；-2；-3；原子晶体．

点评：本题考查无机物的推断，题目难度中等，注意根据物质的性质以及发生的反应现象判断物质的组成，答题中注意不要忽视物质的用途．