Question

1．氫氟酸可用于半導(dǎo)體工業(yè)，也常用來(lái)蝕刻玻璃，其刻蝕反應(yīng)原理如下：
6HF+Na₂SiO₃→2NaF+SiF₄↑+3H₂O
完成下列填空：
（1）根據(jù)HF的cd（選填編號(hào)）大于H₂O，可推斷氟元素的非金屬性強(qiáng)于氧元素．
a．酸性        b．熔沸點(diǎn)          c．穩(wěn)定性           d．鍵的極性
（2）SiF₄與甲烷結(jié)構(gòu)相似，SiF₄是含極性鍵的非極性分子（均選填“極性”或“非極性”）．
刻蝕反應(yīng)中的三種元素可組成同時(shí)含離子鍵和共價(jià)鍵的化合物，該化合物的電子式為．
（3）Si原子核外電子有5種不同能量的電子，其中最高能量的電子處于3p軌道．
（4）在相同條件下，Na₂SiO₃、CaSiO₃分別與等濃度等體積的氫氟酸反應(yīng)，兩個(gè)反應(yīng)原理相似，但前者的反應(yīng)速率明顯大于后者．原因是NaF易溶于水，而CaF₂難溶于水，會(huì)覆蓋在固體表面，降低反應(yīng)速率．
（5）同濃度的H₂SO₃和HF兩溶液的pH為：H₂SO₃＜HF（選填“＞”或“＜”）．濃度均為0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反應(yīng)后，SO₃^2-、HSO₃^-、F^-、NH₄⁺濃度從大到小的順序?yàn)椋篶（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）．
已知：H₂SO₃       K_i1=1.54×10^-2K_i2=1.02×10^-7
HF          K_i=6.8×10^-4
NH₃•H₂O     K_i=1.8×10^-5．

Answer 1

分析 （1）比較非金屬元素的非金屬性強(qiáng)弱，可根據(jù)單質(zhì)之間的置換反應(yīng)、對(duì)應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的酸性、氫化物的穩(wěn)定性等角度判斷；
（2）由同種原子構(gòu)成的共價(jià)鍵是非極性鍵，不同原子構(gòu)成的共價(jià)鍵是極性鍵，分子中正負(fù)電荷中心重合，從整個(gè)分子來(lái)看，電荷的分布是均勻的，對(duì)稱的，這樣的分子為非極性分子，反之為極性分子，甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)；一般來(lái)說(shuō)，活潑金屬和活潑非金屬元素之間易形成離子鍵，刻蝕反應(yīng)中的三種元素可組成同時(shí)含離子鍵和共價(jià)鍵的化合物為氫氧化鈉，氫氧化鈉為離子化合物，鈉離子與氫氧根離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成，氫和氧兩種元素以共價(jià)鍵結(jié)合；
（3）原子核外電子是分層排布的，在不同電子層上運(yùn)動(dòng)的電子的能量不同，有幾個(gè)軌道上排布電子，共有幾種不同的能量；原子核外電子是分層排布的，距離原子核越近能量越低，反之越高；
（4）接觸面積影響化學(xué)反應(yīng)速率；
（5）電離平衡常數(shù)越大，酸性越強(qiáng)，亞硫酸為二元弱酸，氫氟酸為一元弱酸，濃度均為0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反應(yīng)后，生成等濃度的亞硫酸氫銨、氟化銨，亞硫酸氫根離子水解能力強(qiáng)于氟離子．

解答 解：（1）通過(guò)氫化物的穩(wěn)定性可以判斷非金屬性強(qiáng)弱，氫化物的穩(wěn)定性與鍵的極性有關(guān)，所以符合推斷氟元素的非金屬性強(qiáng)于氧元素條件的為cd，
故答案為：cd；
（2）SiF₄中硅原子和氟原子之間以極性共價(jià)鍵結(jié)合，SiF₄與甲烷結(jié)構(gòu)相似，甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，所以SiF₄從整個(gè)分子來(lái)看，電荷的分布是均勻的，對(duì)稱的，為非極性分子，刻蝕反應(yīng)中的三種元素可組成同時(shí)含離子鍵和共價(jià)鍵的化合物為氫氧化鈉，其電子式為：，
故答案為：極性；非極性；；
（3）硅原子為14號(hào)元素，電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p²，共有5個(gè)軌道上排布電子，所以有5種不同能量的電子，原子核外電子是分層排布的，距離原子核越近能量越低，所以3p能量最高，
故答案為：5；3p；
（4）在相同條件下，Na₂SiO₃、CaSiO₃分別與等濃度等體積的氫氟酸反應(yīng)，Na₂SiO₃與氫氟酸反應(yīng)生成的NaF易溶于水，而CaSiO₃與氫氟酸反應(yīng)生成的CaF₂難溶于水，會(huì)覆蓋在固體表面，降低反應(yīng)速率，所以前者的反應(yīng)速率明顯大于后者，
故答案為：NaF易溶于水，而CaF₂難溶于水，會(huì)覆蓋在固體表面，降低反應(yīng)速率．
（5）H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2大于HF K_i=6.8×10^-4，所以同濃度，亞硫酸酸性強(qiáng)于氫氟酸，即PH小于氫氟酸，濃度均為0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反應(yīng)后，生成等濃度的亞硫酸氫銨、氟化銨，HF K_i=6.8×10^-4 大于NH₃•H₂O K_i=1.8×10^-5大于H₂SO₃ K_i2=1.02×10^-7
，所以亞硫酸氫根離子水解能力強(qiáng)于氟離子，溶液中離子濃度為：c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-），
故答案為：＜；c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)原理有關(guān)知識(shí)，較為綜合，掌握極性、非極性、影響反應(yīng)速率的因素，離子濃度大小比較是解答關(guān)鍵，題目難度中等．