Question

12．含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料--光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D．
（1）在元素周期表中，A位于第ⅣA族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为，A与B在原子的电子层结构上的相同点是最外层均有4个电子．
（2）易与C发生化学反应的酸是氢氟酸，反应的化学方程式是SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O．
（3）将C与纯碱混合高温熔融时发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将少量的E通入D的水溶液中，生成含A的化合物F．
①分别写出生成D和F的化学反应方程式：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Na₂SiO₃+CO₂+H₂O=Na₂CO₃+H₂SiO₃↓
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是AB
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚  C．铁坩埚
（4）100g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L，100g混合物中石灰石的质量分数是50%．

Answer 1

分析 含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A为Si，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料--光导纤维，则C为SiO₂，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D为Na₂SiO₃，
（1）A的最外层电子数为4，B元素的原子最外层电子数与Si相同，二者最外层电子数相同，相对原子质量比A小的元素B为C元素；
（2）二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅与水；
（3）①将SiO₂与纯碱混合高温熔融时反应生成Na₂SiO₃，同时还生成B的最高价氧化物E，则E为CO₂，B为C，将全部的CO₂与全部的Na₂SiO₃在足量的水中混合后，生成了含A的化合物F为H₂SiO₃；
②普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚、瓷坩埚中的二氧化硅高温下都能与碳酸钠反应；
（4）发生SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，气体的物质的量为$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，以此计算．

解答 解：含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A为Si，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料--光导纤维，则C为SiO₂，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D为Na₂SiO₃，
（1）A的最外层电子数为4，位于第ⅣA族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B为C，其原子结构示意图为，二者最外层均有4个电子，
故答案为：ⅣA；；最外层均有4个电子；
（2）二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅与水，反应方程式为：SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O，
故答案为：氢氟酸；SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O；
（3）①将SiO₂与纯碱混合高温熔融时反应生成Na₂SiO₃，同时还生成B的最高价氧化物E，则E为CO₂，B为C，反应为SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；将全部的CO₂与全部的Na₂SiO₃在足量的水中混合后，生成了含A的化合物F为H₂SiO₃，反应方程式为Na₂SiO₃+CO₂+H₂O=Na₂CO₃+H₂SiO₃↓，
故答案为：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑、Na₂SiO₃+CO₂+H₂O=Na₂CO₃+H₂SiO₃↓；
②普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚中的二氧化硅在高温下都能与碳酸钠反应，应在铁坩埚中熔融，故答案为：AB；
（4）气体的物质的量为$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，由SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑、CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑可知，碳酸钙的质量为0.5mol×100g/mol=50g，则100g混合物中石灰石的质量分数是$\frac{50g}{100g}$×100%=50%，
故答案为：50%．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，涉及硅及其化合物性质、转化及化学用语的考查，侧重分析与推断、计算能力的考查，综合性较强，题目难度不大．