Question

9．氮化硅膜與二氧化硅膜相比較具有表面化學性能穩定等優點，故氮化硅膜可用于半導體工業．為生成氮化硅膜，可以用NH₃和SiH₄（硅烷）在一定條件下反應并在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和工業流程如圖1：
反應原理：4NH₄Cl+Mg₂Si$\frac{\underline{\;常溫\;}}{\;}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂（△H＜0）

①NH₄Cl的化學鍵類型有極性鍵（或共價鍵）、離子鍵，SiH₄電子式為．
②上述生產硅烷的過程中液氨的作用是吸收熱量，保證反應在常溫下進行（答“制冷”或“降溫”均可）．
③氨氣也是重要的工業原料，寫出氨氣發生催化氧化反應生成NO的化學方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，實驗室可利用如圖2所示裝置完成該反應．  在實驗過程中，除觀察到錐形瓶中產生紅棕色氣體外，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，保護其不再受刺激．三硅酸鎂與鹽酸反應的化學方程式為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的摩爾質量為260g/mol）

Answer 1

分析 根據題中流程可知，硅與鎂在合成爐中生成Mg₂Si，Mg₂Si與氯化銨生成粗硅烷和氨氣，經過冷凝器分離出液氨可循環使用，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，銨根離子內部存在共價鍵，根據電子式的書寫方法來回答；
②根據液氨的性質：易液化來回答；
③氨氣的催化氧化產物是一氧化氮和水，一氧化氮遇到空氣迅速變為二氧化氮，二氧化到可以和水反應得到硝酸，硝酸可以和氨氣反應生成硝酸銨；
（2）三硅酸鎂中和胃酸（HCl）生成氯化鎂和硅酸，反應的化學方程式為：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O，根據題意，被氫氧化鈉中和的鹽酸的物質的量為0.003mol，所以與三硅酸鎂反應的鹽酸為0.005mol-0.003mol=0.002mol，根據化學方程式，列比例式可計算出n的值．

解答 解：根據題中流程可知，硅與鎂在合成爐中生成Mg₂Si，Mg₂Si與氯化銨生成粗硅烷和氨氣，經過冷凝器分離出液氨可循環使用，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：易液化，上述生產硅烷的過程中液氨的作用是：吸收熱量，保證反應在常溫下進行，
故答案為：吸收熱量，保證反應在常溫下進行（答“制冷”或“降溫”均可）；
③氨氣的催化氧化產物是一氧化氮和水，即4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，在實驗過程中，除觀察到錐形瓶中產生紅棕色氣體外，還可觀察到有白煙生成，因為一氧化氮遇到空氣迅速變為二氧化氮，二氧化氮可以和水反應得到硝酸，硝酸可以和氨氣反應生成硝酸銨，
故答案為：4NH₃+5O₂$\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，反應的化學方程式為：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O，根據題意，被氫氧化鈉中和的鹽酸的物質的量為0.003mol，所以與三硅酸鎂反應的鹽酸為0.005mol-0.003mol=0.002mol，根據化學方程式，設0.184gMgSi₃O₈•nH₂O的物質的量是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的摩爾質量是$\frac{0.184}{0.0005}$g/mol=368g/mol，Mg₂Si₃O₈的摩爾質量為260g/mol，所以18n=108，即n=6．
故答案為：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O；6．

點評 本題考查學生復雜化學時的確立方面的知識，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．