Question

硅及其化合物對人類現代文明具有特殊貢獻，請回答下列有關問題：
(1)硅原子的結構示意圖：________。
(2)下列物品或設備所用的材料屬于硅酸鹽的是________。
①長江三峽水泥大壩；②石英光導纖維；③陶瓷坩堝；④普通玻璃；⑤硅太陽能電池
A．①②③      B．③④⑤       C．②③④      D．①③④
(3)常溫下，SiCl₄為液態，沸點為57.6℃，在空氣中冒白霧。制備高純度硅的中間產物SiCl₄中溶有液態雜質，若要得到高純度SiCl₄，應采用的方法是________；用化學方程式及必要文字解釋SiCl₄在空氣中冒白霧的原因：_______________________________________。
(4)工業上可用SiCl₄(g)制備高溫結構陶瓷氮化硅，其反應方程式為
3SiCl₄(g)＋2N₂(g)＋6H₂(g)Si₃N₄(s)＋12HCl(g)　ΔH＝a kJ/mol(a＜0)
①該反應的平衡常數表達式K＝______________.
②在密閉恒容容器中，能表示上述反應達到平衡狀態的是________。
A．3v_逆(N₂)＝v_正(H₂)
B．v_正(HCl＝4v_正＝4v_正(SiCl₄)
C．混合氣體密度保持不變
D．c(N₂)∶c(H₂)∶c(HCl)＝1∶3∶6
③在某條件下達到平衡時，H₂與HCl物質的量之比為m∶n；保持其他條件不變，降低溫度達到平衡時，H₂與HCl物質的量之比________m∶n(填“>”、“＝”或“＜”)。

Answer 1

(1)
(2)D
(3)干燥條件下蒸餾　SiCl₄＋3H₂O=H₂SiO₃＋4HCl，HCl遇水蒸氣產生白霧
(4)①K＝�、贏C�、�<

(1)硅原子的原子核內含14個質子，原子核外有3個電子層，每個電子層上的電子數分別為2個、8個和4個，所以其原子結構示意圖為。(2)長江三峽大壩的水泥中含有硅酸鹽，石英光導纖維的主要成分是SiO₂，不是硅酸鹽，陶瓷坩堝中含有硅酸鹽，玻璃中含有硅酸鹽，硅太陽能電池中含有單質硅的成分，不含硅酸鹽。(3)由SiCl₄的沸點低的性質可以選擇蒸餾的方法純化，但因為SiCl₄能夠水解，所以必須選擇無水(無水蒸氣)的環境進行該操作；SiCl₄在空氣中與水蒸氣反應生成H₂SiO₃和HCl，其中HCl在空氣中遇到水蒸氣產生白霧。(4)①因氮化硅是固體，所以該反應的平衡常數為K＝。②同一個化學反應中，用不同物質表示的化學反應速率大小與其計量系數成正比，選項A給出了正反應速率與逆反應速率的關系，A項正確；選項B給出的是不同種物質的正反應速率的關系，其關系在沒有達到平衡的時候也存在，B項錯；選項C，密閉容器的容積不變，而根據化學方程式可知，在達到平衡前，由于生成固體氮化硅，故容器內混合氣體的質量減小，所以密度減小，當達到平衡時，各物質的生成與消耗相等，混合氣體的質量不再變化，密度恒定，C項正確；可逆反應進行的限度與化學方程式中的計量系數之間沒有聯系，D項錯。③由給出的反應方程式中的ΔH＝ a kJ/mol(a<0)可知，該反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，所以H₂與HCl的物質的量之比變小。