Question

9．氮化硅膜與二氧化硅膜相比較具有表面化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，故氮化硅膜可用于半導(dǎo)體工業(yè)．為生成氮化硅膜，可以用NH₃和SiH₄（硅烷）在一定條件下反應(yīng)并在600℃的加熱基板上生成氮化硅膜：
3SiH₄$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$Si₃N₄+12H₂
（1）以硅化鎂為原料制備硅烷的反應(yīng)和工業(yè)流程如圖1：
反應(yīng)原理：4NH₄Cl+Mg₂Si$\frac{\underline{\;常溫\;}}{\;}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂（△H＜0）

①NH₄Cl的化學(xué)鍵類型有極性鍵（或共價鍵）、離子鍵，SiH₄電子式為．
②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（答“制冷”或“降溫”均可）．
③氨氣也是重要的工業(yè)原料，寫出氨氣發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成NO的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，實(shí)驗(yàn)室可利用如圖2所示裝置完成該反應(yīng)．  在實(shí)驗(yàn)過程中，除觀察到錐形瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體外，還可觀察到有白煙生成，白煙的主要成分是NH₄NO₃（或硝酸銨）．
（2）三硅酸鎂（Mg₂Si₃O₈?nH₂O）難溶于水，在醫(yī)藥上可做抗酸劑．它除了可以中和胃液中多余酸之外，生成的H₂SiO₃還可覆蓋在有潰瘍的胃表面，保護(hù)其不再受刺激．三硅酸鎂與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O．
將0.184g三硅酸鎂加到50mL 0.1mol/L鹽酸中，充分反應(yīng)后，濾去沉淀，以甲基橙為指示劑，用0.1mol/L NaOH溶液滴定剩余的鹽酸，消耗NaOH溶液30mL，則Mg₂Si₃O₈?nH₂O的n值為6．（注：Mg₂Si₃O₈的摩爾質(zhì)量為260g/mol）

Answer 1

分析 根據(jù)題中流程可知，硅與鎂在合成爐中生成Mg₂Si，Mg₂Si與氯化銨生成粗硅烷和氨氣，經(jīng)過冷凝器分離出液氨可循環(huán)使用，同時得到粗硅烷，
（1）①氯化銨中銨根離子和氯離子之間是離子鍵，銨根離子內(nèi)部存在共價鍵，根據(jù)電子式的書寫方法來回答；
②根據(jù)液氨的性質(zhì)：易液化來回答；
③氨氣的催化氧化產(chǎn)物是一氧化氮和水，一氧化氮遇到空氣迅速變?yōu)槎�氧化氮，二氧化到可以和水反�?yīng)得到硝酸，硝酸可以和氨氣反應(yīng)生成硝酸銨；
（2）三硅酸鎂中和胃酸（HCl）生成氯化鎂和硅酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O，根據(jù)題意，被氫氧化鈉中和的鹽酸的物質(zhì)的量為0.003mol，所以與三硅酸鎂反應(yīng)的鹽酸為0.005mol-0.003mol=0.002mol，根據(jù)化學(xué)方程式，列比例式可計算出n的值．

解答 解：根據(jù)題中流程可知，硅與鎂在合成爐中生成Mg₂Si，Mg₂Si與氯化銨生成粗硅烷和氨氣，經(jīng)過冷凝器分離出液氨可循環(huán)使用，同時得到粗硅烷，
（1）①氯化銨中銨根離子和氯離子之間是離子鍵，銨根離子內(nèi)部存在共價鍵，極性鍵（或共價鍵）、離子鍵，硅甲烷中硅原子和氫原子之間以共價鍵結(jié)合，電子式為：，
故答案為：極性鍵（或共價鍵）、離子鍵；；
②液氨的性質(zhì)：易液化，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）；
③氨氣的催化氧化產(chǎn)物是一氧化氮和水，即4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，在實(shí)驗(yàn)過程中，除觀察到錐形瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體外，還可觀察到有白煙生成，因?yàn)橐谎趸�氮遇到空氣迅速變�(yōu)槎�氧化氮，二氧化氮可以和水反�?yīng)得到硝酸，硝酸可以和氨氣反應(yīng)生成硝酸銨，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；NH₄NO₃（或硝酸銨）；
（2）三硅酸鎂中和胃酸（HCl）生成氯化鎂和硅酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O，根據(jù)題意，被氫氧化鈉中和的鹽酸的物質(zhì)的量為0.003mol，所以與三硅酸鎂反應(yīng)的鹽酸為0.005mol-0.003mol=0.002mol，根據(jù)化學(xué)方程式，設(shè)0.184gMgSi₃O₈•nH₂O的物質(zhì)的量是x，得
                   Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O
                          1      4
                          x     0.002mol
 $\frac{1}{x}$=$\frac{4}{0.002mol}$，解得x=0.0005mol，所以MgSi₃O₈•nH₂O的摩爾質(zhì)量是$\frac{0.184}{0.0005}$g/mol=368g/mol，Mg₂Si₃O₈的摩爾質(zhì)量為260g/mol，所以18n=108，即n=6．
故答案為：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O；6．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生復(fù)雜化學(xué)時的確立方面的知識，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度大．