Question

9．硅及其化合物在工業(yè)上有廣泛用途，以硅粉、鎂粉等原料制備硅烷的工業(yè)流程如下：

反應(yīng)釜中發(fā)生反應(yīng)：4NH₄Cl+Mg₂Si$\stackrel{常溫}{?}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂△H＜0
（1）工業(yè)上可用硅烷和氨氣生產(chǎn)一種能耐高溫的材料Si₃ N₄，Si₃ N₄應(yīng)屬于原子晶體；NH₃、Si₃ N₄和SiH₄三種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)由高到低的順序是Si₃N₄＞NH₃＞SiH₄．
（2）上述生產(chǎn)硅烷的過程中反應(yīng)釜抽真空的原因是使4NH₄Cl+Mg₂Si$\stackrel{常溫}{?}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂平衡正移，有利于生產(chǎn)硅烷．
（3）液氨參與循環(huán)的作用是吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進(jìn)行．
（4）氨氣也是重要的工業(yè)原料，1mol氨氣在一定溫度下（T＞150℃）發(fā)生催化氧化反應(yīng)能釋放出226.5kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-906.0 kJ/mol．
（5）三硅酸鎂（Mg₂Si₃O₈•nH₂O）難溶于水，在醫(yī)藥上可做抗酸劑．它可以中和多余胃酸（主要成分鹽酸），生成的難溶物還可覆蓋在有潰瘍的胃表面，保護(hù)其不再受刺激．三硅酸鎂與胃酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O．若將1.84g三硅酸鎂加到50mL 1.0mol/L鹽酸中，充分反應(yīng)后，濾去沉淀，以甲基橙為指示劑，用l．0mol/L NaOH溶液滴定剩余的鹽酸，消耗NaOH溶液30mL，則Mg₂Si₃O₈•nH₂O中n的值是6．

Answer 1

分析 （1）相鄰原子之間通過強(qiáng)烈的共價(jià)鍵結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體叫做原子晶體，其構(gòu)成微粒是原子；不同類型晶體熔沸點(diǎn)高低的比較：一般來說，原子晶體＞離子晶體＞分子晶體；分子晶體中含有氫鍵的熔沸點(diǎn)較高；同種類型的分子晶體相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高；
（2）生產(chǎn)硅烷的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，抽成真空，能使反應(yīng)平衡正移，有利于生產(chǎn)硅烷；
（3）根據(jù)氨的性質(zhì)分析：氨氣易液化，液氨氣化時(shí)能從周圍環(huán)境吸熱降溫；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法分析書寫，反應(yīng)熱與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比；
（5）根據(jù)書寫化學(xué)方程式的步驟：寫配注等，正確書寫方程式即可，三硅酸鎂和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、二氧化硅和水，根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算Mg₂Si₃O₈•nH₂O中n的值．

解答 解：（1）相鄰原子之間通過強(qiáng)烈的共價(jià)鍵結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體叫做原子晶體，其構(gòu)成微粒是原子；原子晶體具有熔點(diǎn)高和硬度大的特點(diǎn)，氮化硅（Si₃N₄）是一種耐高溫材料，說明氮化硅屬于原子晶體，NH₃、Si₃N₄和SiH₄三種物質(zhì)，Si₃N₄為原子晶體，NH₃、SiH₄是分子晶體，則熔沸點(diǎn)順序?yàn)椋篠i₃N₄＞NH₃、SiH₄，NH₃中含有氫鍵、SiH₄中不含氫鍵，所以NH₃的熔沸點(diǎn)較高，即Si₃N₄＞NH₃＞SiH₄，
故答案為：原子；Si₃N₄＞NH₃＞SiH₄；
（2）生產(chǎn)硅烷的反應(yīng)為4NH₄Cl+Mg₂Si$\stackrel{常溫}{?}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，抽成真空，有利于反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，有利于生產(chǎn)硅烷，
故答案為：使4NH₄Cl+Mg₂Si$\stackrel{常溫}{?}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂平衡正移，有利于生產(chǎn)硅烷；
（3）氨氣易液化，液氨氣化時(shí)能從周圍環(huán)境吸熱降溫，上述生產(chǎn)硅烷的過程中液氨的作用是：吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，
故答案為：吸收熱量，保證反應(yīng)在常溫下進(jìn)行（答“制冷”或“降溫”均可）；
（4）氨氣催化氧化反應(yīng)生成一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，1mol氨氣在一定溫度下（T＞150℃）發(fā)生催化氧化反應(yīng)能釋放出226.5kJ的熱量，則4mol氨氣在一定溫度下（T＞150℃）發(fā)生催化氧化反應(yīng)能釋放出226.5kJ×4=906KJ的熱量，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-906.0 kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-906.0 kJ/mol；
（5）三硅酸鎂中和胃酸（HCl）的化學(xué)方程式為：MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O，根據(jù)化學(xué)方程式，設(shè)0.184gMgSi₃O₈•nH₂O的物質(zhì)的量是x，得
    MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O
    1             4
     x         0.050L×1mol/L-0.030L×1mol/L
$\frac{1}{x}$=$\frac{4}{0.050L×1mol/L-0.030L×1mol/L}$，
解得x=0.005mol，所以MgSi₃O₈•nH₂O的摩爾質(zhì)量是M=$\frac{m}{n}$=$\frac{1.84}{0.005}$=368g/mol，Mg₂Si₃O₈的摩爾質(zhì)量為260g/mol，所以18n=108，即n=6．
故答案為：MgSi₃O₈•nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3SiO₂+（n+2）H₂O；6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，為高考常見題型，涉及硅、氮及其化合物的性質(zhì)以及工業(yè)流程的理解、復(fù)雜化學(xué)式的確立等知識(shí)，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的分析和解決問題的能力，明確反應(yīng)原理是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．