Question

微電子工業中化合物A作為半導體、液晶和薄膜太陽能電池等生產過程中的蝕刻劑．在對硅、氮化硅等材料進行蝕刻時具有非常優異的蝕刻速率和選擇性，在被蝕刻物表面不留任何殘留物，對表面無污染．
已知：
①化合物A由兩種元素組成，常溫下是一種無色、無臭的氣體，能助燃，當溫度超過350℃時會緩慢分解成兩種氣體單質，同溫同壓下氣體A相對于某常見黃綠色氣態單質的相對密度為1；
②化合物B與單質C在一定條件下反應生成化合物A及化合物D，常溫下A、B、C、D均為氣體．
③B、D的分子具有相同的電子總數，且均極易溶于水，D的水溶液顯酸性常用來作玻璃雕刻的腐蝕液；
④C、A均能與水發生反應．其中，C與水反應生成D溶液及氣體單質F；而A與水反應則生成兩種酸溶液及一種氣態氧化物E（無色、有毒、難溶于水）．
（1）化合物B的結構式是

 

，用相應的化學用語表示B溶于水并發生電離的過程

 

．
（2）氣體A不可燃但能助燃，故氣體A的應遠離火種且與還原劑、易燃或可燃物等分開存放．結構決定性質，試從結構的角度加以分析：

 

．
（3）以A對氮化硅（Si₃N₄）材料的蝕刻為例，用反應方程式來解釋為什么在被蝕刻物表面不留任何殘留物

 

．
（4）“已知④”中A與水發生的反應屬于氧化還原反應，若反應中生成的氣態氧化物E標況下為448mL，則生成兩種酸溶液中作為氧化產物的那種酸其物質的量為

 

mol．
（5）設計實驗證明D是一種弱電解質

 

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Answer 1

考點：無機物的推斷

專題：推斷題

分析：①化合物A由兩種元素組成，常溫下是一種無色、無臭的氣體，能助燃，分解成兩種氣體單質，同溫同壓下氣體A相對于某常見黃綠色氣態單質的相對密度為1，黃綠色氣體為氯氣，則A的相對分子質量為71；
③B、D的分子具有相同的電子總數，且均極易溶于水，D的水溶液顯酸性常用來作玻璃雕刻的腐蝕液，則D為HF，B為NH₃；
②化合物B與單質C在一定條件下反應生成化合物A及化合物D，常溫下A、B、C、D均為氣體，即NH₃+C→A+HF，由元素守恒可知，C為F₂，結合A的相對分子質量，可推知A為NF₃；
④F₂與水反應生成HF溶液及氣體單質F為O₂；而NF₃與水反應則生成兩種酸溶液及一種氣態氧化物E（無色、有毒、難溶于水），則應生成HF、HNO₃、NO，即E為NO，據此解答．

解答： 解：①化合物A由兩種元素組成，常溫下是一種無色、無臭的氣體，能助燃，分解成兩種氣體單質，同溫同壓下氣體A相對于某常見黃綠色氣態單質的相對密度為1，黃綠色氣體為氯氣，則A的相對分子質量為71；
③B、D的分子具有相同的電子總數，且均極易溶于水，D的水溶液顯酸性常用來作玻璃雕刻的腐蝕液，則D為HF，B為NH₃；
②化合物B與單質C在一定條件下反應生成化合物A及化合物D，常溫下A、B、C、D均為氣體，即NH₃+C→A+HF，由元素守恒可知，C為F₂，結合A的相對分子質量，可推知A為NF₃；
④F₂與水反應生成HF溶液及氣體單質F為O₂；而NF₃與水反應則生成兩種酸溶液及一種氣態氧化物E（無色、有毒、難溶于水），則應生成HF、HNO₃、NO，即E為NO，
（1）化合物B為NH₃，結構式是，NH₃溶于水并發生電離的過程為：NH₃+H₂ONH₃?H₂ONH₄⁺+OH^-，
故答案為：； NH₃+H₂ONH₃?H₂ONH₄⁺+OH^-；
（2）NF₃分子中N為+3價，有較強氧化性，故氣體A的應遠離火種且與還原劑、易燃或可燃物等分開存放，
故答案為：NF₃分子中N為+3價，有較強氧化性；
（3）以NF₃對氮化硅（Si₃N₄）材料的蝕刻，被蝕刻物表面不留任何殘留物，說明生成氣體，故應生成氮氣與四氟化硅，反應方程式為：4NF₃+Si₃N₄=4N₂↑+3SiF₄↑，
故答案為：4NF₃+Si₃N₄=4N₂↑+3SiF₄↑；
（4）④中生成的氣態氧化物NO標況下為448mL，其物質的量=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol，生成兩種酸溶液中作為氧化產物的那種酸為硝酸，根據電子轉移守恒，則生成硝酸的物質的量=

0.02mol×(3-2)

5-3

=0.01mol，
故答案為：0.01mol；
（5）實驗證明HF是一種弱電解質的方案為：向NaF溶液中加入酚酞，溶液呈紅色，說明NaF溶液呈堿性，則HF為弱電解質，
故答案為：向NaF溶液中加入酚酞，溶液呈紅色，說明NaF溶液呈堿性，則HF為弱電解質．

點評：本題考查無機物推斷，D的用途是推斷突破口，涉及物質性質及其轉化在中學中基本不接觸，側重考查學生的綜合能力，難度較大．