Question

未來的交通工具將采用新一代無機非金屬材料制成的無水冷發動機，這類材料中被研究得較多的是化合物G．
（1）化合物G的相對分子質量為140，G中硅元素的質量分數為60%，另有元素Y．G可以由化合物E（含兩種元素）與NH₃反應而生成，同時產生HCl．請推斷：①化合物G的化學式為______，②由1mol NH₃和0.75mol E恰好完全反應，化合物E的分子式為______．
（2）粉末狀G能夠與空氣中的氧氣和水反應，所得的產物中都有一種酸性氧化物，它是工業上生產玻璃、水泥、陶瓷的主要原料．與氧氣反應所得的產物還有一種單質；與水反應生成的另一種產物是該種單質元素的氫化物．請寫出化合物G與水反應的化學方程式：______．
（3）為了使化合物G能成為新一代汽車發動機材料，現采用常壓下在G中添加氧化鋁，經高溫燒結制成一種高強度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕的陶瓷材料，它的商品名叫“賽倫”，化學通式可表達為Si_6-xAl_xO_xN_8-x．在接近1700℃時x的極限值約為4.0，在1400℃時x為2.0，以保持整個化合物呈電中性．則賽倫中各元素的化合價為Si______、Al______、O______、N______．

Answer 1

（1）生產玻璃的主要原料為二氧化硅、大理石、碳酸鈉，其中是酸性氧化物的只有二氧化硅，即粉末A與水反應生成二氧化硅和氨氣，則A中必含硅元素和氮元素，由G的相對分子質量及Si、N的質量分數，可知：n（Si）：n（N）=

140×60%

28

：

140×40%

14

=3：4，則G的化學式為Si₃N₄，
由E與NH₃的復分解反應，可知E中含有Si和Cl兩種元素，再據NH₃與E的反應及二者的物質的量的關系1mol NH₃和0.75molE恰好完全反應，可求出E的化學式為SiCl₄．
故答案為：Si₃N₄；SiCl₄；
（2）由題意可知粉末狀G能夠與空氣中的氧氣和水反應，所得的產物中都有一種酸性氧化物，它是工業上生產玻璃、水泥、陶瓷的主要原料，應生成SiO₂，另一種氫化物為NH₃，則與水反應的方程式為Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃，故答案為：Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃；
（3）當x=4.0時，化學式為Si₂Al₄O₄N₄，當x=2.0時，化學式為Si₄Al₂O₂N₆，不管是用x=4.0計算，還是用x=2.0計算，N的化合價都為-3價，O的化合價為-2價，根據化合價代數和為0可知Si為+4價，Al為+3價，由物理性質可知應為原子晶體，故答案為：+4；+3；-2；-3；原子晶體．