Question

20．（1）由于SiH₄具有易提純的特點，因此硅烷熱分解法是制備高純硅很有發展潛力的方法．制備硅烷整個過程必須嚴格控制無水，否則生成的硅烷將發生變質，其化學方程式為SiH₄+3H₂O=4H₂+H₂SiO₃，整個系統還必須與氧隔絕，其原因是SiH₄+O₂=SiO₂+2H₂O（用化學方程式表示）
（2）無機非金屬材料是日常生活中不可缺少的物質，它們往往具有高強度、耐高溫、耐腐蝕的特點．Si₃N₄就是一種重要的精細陶瓷，合成氮化硅的方法之一為：3SiO₂+6C+2N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO，Si₃N₄屬于原子晶體，在上述反應中氧化劑為N₂
（3）硅酸鹽中，SiO₄^4-四面體通過共用頂角氧離子可形成鏈狀、層狀、空間網狀等結構〔型式．如圖為一種無限長雙鏈結構的多硅酸根，其中Si原子的雜化形式為sp³該多硅酸根化學式為SiO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）硅烷與水反應生成氫氣和硅酸；硅烷不穩定容易被空氣中的氧氣氧生成二氧化硅和水；
（2）分析反應中元素化合價變化，所含元素化合價降低反應物為氧化劑；
（3）根據價層電子對互斥理論判斷原子雜化方式；根據圖中的一個結構單元中含有1個硅、3個氧原子，化學式為SiO₃^2-．

解答 解：（1）硅烷與水反應生成氫氣和硅酸，化學方程式：SiH₄+3H₂O=4H₂+H₂SiO₃；硅烷不穩定容易被空氣中的氧氣氧生成二氧化硅和水，化學方程式：SiH₄+O₂=SiO₂+2H₂O；
故答案為：SiH₄+3H₂O=4H₂+H₂SiO₃；SiH₄+O₂=SiO₂+2H₂O；
（2）3SiO₂+6C+2N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO，反應中氮氣中0價的氮元素化合價降為-3價，所以氮氣為氧化劑；
故答案為：N₂；
（3）該離子中每個Si原子價層電子對個數都是4，所以Si原子采用sp³雜化，故答案為：sp³；
根據圖中的一個小的結構單元中含有1個硅，2個氧原子屬于該結構，還有2個與其它結構單元共用，則O原子數為2+2×$\frac{1}{2}$=3，所以化學式為SiO₃^2-；
故答案為：sp³；SiO₃^2-．

點評 本題考查了化學方程式的書寫，雜化類型的判斷，物質結構圖的分析應用，明確硅及其化合物的結構及性質是解題關鍵，題目難度較大．