Question

由新型無機非金屬材料制成的無水冷發動機，熱效率高、壽命長。這類材料中研究較多的是化合物G。

（1）化合物G的相對分子質量為140，G中含硅元素，其質量分數為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氣體。請推斷：G和E的化學式分別為____________、____________。

（2）粉末狀G能夠與氧氣反應，所得產物中有一種是空氣中的主要成分，另一種是工業上生產玻璃的主要原料。請寫出化合物G與氧氣反應的化學方程式_____________________。

（3）常壓下在G中添加氧化鋁，經高溫燒結可制成一種高強度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕的陶瓷材料，它的商品名叫“賽倫”，化學通式可表示為Si_6-xAl_xO_xY_8-x。在接近于1 700 ℃時x的極限值約為4.0，在1 400 ℃時x為2.0，以保持整個化合物呈電中性。推測：賽倫中以下元素的化合價：Si____________，Y____________,賽倫的晶體類型為____________。

Answer 1

（1）Si₃N₄  SiCl₄

（2）Si₃N₄+3O₂====3SiO₂+2N₂

（3）+4  -3  原子晶體

解析：（1）由E和NH₃反應生成G的反應可描述為E+NH₃G+HCl。NH₃中N元素只能轉移進G中，則G含N、Si兩元素，其化學式為Si₃N₄。G中Si元素和HCl中Cl元素都只能來自E，則E含Si、Cl兩元素，其化學式為SiCl₄。（2）G（Si₃N₄）與O₂反應所得屬于空氣中的主要成分的產物應是N₂，另一屬于生產玻璃的主要原料的產物應為SiO₂，此反應的化學方程式為Si₃N₄+3O₂3SiO₂+2N₂。（3）“賽倫”中的鋁元素只有+3價，氧元素只能顯-2價，硅元素和氮元素因都有變價而需計算，它們的化合價分別設為a、b。x=4時，“賽倫”的化學式為Si₂Al₄O₄N₄，據其呈電中性列出2a+3×4+(-2)×4+b·4=0。x=2時，“賽倫”的化學式為Si₄Al₂O₂N₆，據其呈電中性列出4a+3×2+(-2)×2+6b=0。聯立兩方程式求得a=+4,b=-3。