Question

硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献，请回答下列有关问题：

(1)硅原子的结构示意图：________。

(2)下列物品或设备所用的材料属于硅酸盐的是________。

①长江三峡水泥大坝；②石英光导纤维；③陶瓷坩埚；④普通玻璃；⑤硅太阳能电池

A．①②③       B．③④⑤       C．②③④       D．①③④

(3)常温下，SiCl₄为液态，沸点为57.6℃，在空气中冒白雾。制备高纯度硅的中间产物SiCl₄中溶有液态杂质，若要得到高纯度SiCl₄，应采用的方法是________；用化学方程式及必要文字解释SiCl₄在空气中冒白雾的原因：_______________________________________。

(4)工业上可用SiCl₄(g)制备高温结构陶瓷氮化硅，其反应方程式为

3SiCl₄(g)＋2N₂(g)＋6H₂(g) Si₃N₄(s)＋12HCl(g)　ΔH＝a kJ/mol(a＜0)

①该反应的平衡常数表达式K＝______________.

②在密闭恒容容器中，能表示上述反应达到平衡状态的是________。

A．3v_逆(N₂)＝v_正(H₂)

B．v_正(HCl＝4v_正＝4v_正(SiCl₄)

C．混合气体密度保持不变

D．c(N₂)∶c(H₂)∶c(HCl)＝1∶3∶6

③在某条件下达到平衡时，H₂与HCl物质的量之比为m∶n；保持其他条件不变，降低温度达到平衡时，H₂与HCl物质的量之比________m∶n(填“>”、“＝”或“＜”)。

Answer

(1)

(2)D

(3)干燥条件下蒸馏 SiCl4＋3H2O=H2SiO3＋4HCl，HCl遇水蒸气产生白雾

(4)①K＝ ②AC ③<

【解析】(1)硅原子的原子核内含14个质子，原子核外有3个电子层，每个电子层上的电子数分别为2个、8个和4个，所以其原子结构示意图为。(2)长江三峡大坝的水泥中含有硅酸盐，石英光导纤维的主要成分是SiO2，不是硅酸盐，陶瓷坩埚中含有硅酸盐，玻璃中含有硅酸盐，硅太阳能电池中含有单质硅的成分，不含硅酸盐。(3)由SiCl4的沸点低的性质可以选择蒸馏的方法纯化，但因为SiCl4能够水解，所以必须选择无水(无水蒸气)的环境进行该操作；SiCl4在空气中与水蒸气反应生成H2SiO3和HCl，其中HCl在空气中遇到水蒸气产生白雾。(4)①因氮化硅是固体，所以该反应的平衡常数为K＝。②同一个化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率大小与其计量系数成正比，选项A给出了正反应速率与逆反应速率的关系，A项正确；选项B给出的是不同种物质的正反应速率的关系，其关系在没有达到平衡的时候也存在，B项错；选项C，密闭容器的容积不变，而根据化学方程式可知，在达到平衡前，由于生成固体氮化硅，故容器内混合气体的质量减小，所以密度减小，当达到平衡时，各物质的生成与消耗相等，混合气体的质量不再变化，密度恒定，C项正确；可逆反应进行的限度与化学方程式中的计量系数之间没有联系，D项错。③由给出的反应方程式中的ΔH＝ a kJ/mol(a<0)可知，该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，所以H2与HCl的物质的量之比变小。