Question

硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。完成下列填空：

I.某些硅酸盐具有筛选分子的功能，一种硅酸盐的组成为：M₂O·R₂O₃·2SiO₂·nH₂O，已知元素M、R均位于元素周期表的第3周期。两元素原子的质子数之和为24。

（1）该硅酸盐中同周期元素原子半径由大到小的顺序为________________；

（2）写出M原子核外能量最高的电子的电子排布式：__________________；

（3）常温下，不能与R单质发生反应的是___________（选填序号）；

a．CuCl₂溶液    b．Fe₂O₃    c．浓硫酸    d．Na₂CO₃溶液

（4）写出M、R两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：____________________________________________。

II.氮化硅（Si₃N₄）陶瓷材料硬度大、熔点高。可由下列反应制得：SiO₂+C+N₂Si₃N₄+CO

（5）Si₃N₄晶体中只有极性共价键，则氮原子的化合价为______，被还原的元素为______________。

（6）C₃N₄的结构与Si₃N₄相似。请比较二者熔点高低。并说明理由：_____________________。

（7）配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。_________________

（8）如果上述反应在10L的密闭容器中进行，一段时间后测得气体密度增加了2.8g/L，则制得的Si₃N₄质量为_____________。

Answer

Na >Al>Si 3s1 bd -3 N2中氮元素 两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si3N4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高 35g

【解析】

I．（1）化合物的化合价代数和为0，因此M呈+1价，R呈+3价，M、R均位于元素周期表的第3周期，两元素原子的质子数之和为24，则M为Na，R为Al，该硅酸盐中Na、Al、Si为同周期元素，元素序数越大，其半径越小，因此半径大小关系为：Na >Al>Si；

（2）M原子核外能量最高的电子位于第三能层，第三能层上只有1个电子，其电子排布式为：3s1；

（3）常温下，Al与CuCl2溶液反应能将铜置换出来；Al与Fe2O3在高温反应；Al与浓硫酸发生钝化；Al与Na2CO3溶液在常温下不发生反应；

故答案为：bd；

（4）Na、Al两种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为：NaOH、Al(OH)3，二者反应的离子方程式为：；

II．（5）非金属性N>Si，因此Si3N4中N元素化合价为-3价；该反应中N元素化合价从0价降低至-3价，N元素被还原；

（6）Si3N4陶瓷材料硬度大、熔点高，晶体中只有极性共价键，说明Si3N4为原子晶体，C3N4的结构与Si3N4相似，说明C3N4为原子晶体，两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si3N4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高；

（7）该反应中Si元素化合价不变，N元素化合价从0价降低至-3价，C元素化合价从0价升高至+2价，根据得失电子关系以及原子守恒配平方程式以及单线桥为：；

（8）气体密度增加了2.8g/L，说明气体质量增加了2.8g/L ×10L=28g，

因此生成的Si3N4质量为=35g。