Question

Ⅰ氮元素的化合物在現(xiàn)在以及將來有著廣闊的發(fā)展前景
（1）氮化鋁具有耐高溫，抗沖擊等優(yōu)良性能，可以通過氧化鋁、氮氣和碳在高溫下反應制得，缺點是會生成一種有毒氣體，寫出反應方程式：

 

，上述反應，每生成2mol氮化鋁，N₂得到

 

mol電子．
（2）C₃N₄晶體的硬度可以和金剛石相媲美，且原子間均以單鍵結合，C₃N₄屬于晶體，晶體中C-N鍵鍵長

 

金剛石中的C-C鍵鍵長（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）氮化硅是一種高溫陶瓷材料，用來制作汽輪機葉子或永久性模具，現(xiàn)利用四氯化硅和氮氣在氫氣的作用下加強熱，可得較高純度的氮化硅，反應的化學方程式為：

 

，氮化硅抗腐蝕性強，但是易被氫氟酸腐蝕，寫出相關的方程式

 

．
（4）氮的另外一種化合物肼（N₂H₄）是一種火箭發(fā)射原料，已知0.4mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水發(fā)生反應生成N₂和水蒸氣，放出256.65kJ的熱量．請寫出該反應的熱化學方程式：

 

．利用肼、氧氣與KOH溶液可組成堿性燃料電池，肼分子（N₂H₄）可以在氧氣中燃燒生成氮氣和水．則該電池反應的負極反應式為：

 

；電池工作時，電解質溶液中的OH^-離子向

 

極移動．
Ⅱ用地殼中某主要元素生產的多種產品在現(xiàn)代高科技中占重要位置，足見化學對現(xiàn)代物質文明的重要作用．例如：
（1）目前應用最多的太陽能電池的光電轉化材料是

 

；
（2）光導纖維的主要成分是：

 

（3）用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為

 

的化合物．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）根據氧化鋁、氮氣和碳在一定條件下反應制得A1N和CO；結合元素化合價的變化判斷電子轉移的數(shù)目；（2）C₃N₄晶體的硬度可以和金剛石相媲美為原子晶體；對相同鍵型（都是單鍵/雙鍵/叁鍵）時，大多數(shù)情況下電負性相差越大，鍵能越大，鍵長越短．反之電負性相差越小，鍵能越小，鍵長越長；
（3）根據質量守恒可知四氯化硅和氮氣在氫氣的氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，除生成氮化硅外還有氯化氫生成；氮化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅和一種銨鹽，該銨鹽為氟化銨，據此書寫；
（4）反應方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，根據0.4mol液態(tài)肼放出的熱量，計算1mol液態(tài)肼放出的熱量，進而寫出熱化學方程式；類比氨水的電離方程式書寫；
Ⅱ（1）硅太陽能電池的主要成分為硅；
（2）二氧化硅是光導纖維的成分；
（3）硅膠有很大的表面積，可用作干燥劑、吸附劑、催化劑載體．

解答：解：Ⅰ（1）根據氧化鋁、氮氣和碳在一定條件下反應制得AnN和CO，化學方程式為：Al₂O₃+N₂+3C

高溫  .

2AlN+3CO；反應中，N元素由0降低為-3價，則生成2mol的AlN，轉移電子的數(shù)目約為6mol，故答案為：Al₂O₃+N₂+3C

高溫  .

2AlN+3CO；
（2）C₃N₄晶體的硬度可以和金剛石相媲美且原子間均以單鍵結合，為原子晶體，N比C電負性大，C-N鍵比C-C鍵電負性相差大，鍵長短，故答案為：原子晶體；小于；
（3）四氯化硅和氮氣在氫氣的氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得較高純度的氮化硅以及氯化氫，方程式為：3SiCl₄+2N₂+6H₂

高溫  .

Si₃N₄+12HCl，氮化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅和一種銨鹽，該銨鹽為氟化銨，反應方程式為：Si₃N₄+12HF=3SiF₄+4NH₃，故答案為：3SiCl₄+2N₂+6H₂

高溫  .

Si₃N₄+12HCl；Si₃N₄+12HF=3SiF₄+4NH₃；
（4）反應方程式為：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，0.4mol液態(tài)肼放出256.65KJ的熱量，則1mol液態(tài)肼放出的熱量為

256.65kJ

0.4

=642.2kJ，所以反應的熱化學方程式為：
N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-642.2kJ/mol；肼的水溶液呈堿性，電離方程式是：H₂N-NH₂?H₂O?H₂N-NH₃⁺+OH^-；
原電池中陰離子向負極移動，故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-642.2 kJ?mol^-1；H₂N-NH₂+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；負；
Ⅱ（1）太陽能電池的主要成分為硅單質，故答案為：硅；
（2）光導纖維的主要成分是二氧化硅，故答案為：二氧化硅；
（3）硅膠有很大的表面積，可用作干燥劑、吸附劑、催化劑載體的人造分子篩，故答案為：硅酸鹽．

點評：本題考查元素及其化合物的性質、晶體類型和性質、熱化學方程式的書寫和物質的成分和用途，學習中注意知識的積累，題目難度不大．