Question

13．金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛．
（1）碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物H为非极性分子，碳元素在周期表中的位置是第二周期第 IVA族，Q是氧或O，
（2）一定条件下，Na还原CCl₄可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl₄的实验操作名称为过滤，除去粗产品中少量钠的试剂为水（或乙醇）．
（3）碳还原SiO₂制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO₂．先将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得到SiC固体11.4g，滤液稀释到1L，生成氢气的离子方程式为Si+2OH^-+H₂O=SiO₃^2-+2H₂↑，硅酸盐的物质的量浓度为0.17mol/L．
（4）下列叙述正确的有③（填序号），
①Na还原CCl₄的反应、Cl₂与H₂O的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③Na₂SiO₃溶液与SO₃的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱．

Answer 1

分析 （1）Q为氧，非极性分子R为CO₂；
（2）将不溶性固体和液体分离通常采用的方法是过滤；由于Na可以与水（或乙醇）发生反应；
（3）根据反应的方程式计算生成Na₂SiO₃的物质的量，进而计算浓度；
（4）①Na还原CCl₄的反应属于置换反应，但Cl₂与H₂O反应生成HCl和HClO；
②水晶属于原子晶体，而干冰属于分子晶体；
③元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强．

解答 解：（1）由题给信息“碳与Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子”可推知Q为氧，非极性分子R为CO₂．根据周期序数=电子层数，主族序数=最外层电子数可以确定碳在周期表中的位置是第二周期第ⅣA族，
故答案为：第二周期第ⅣA族；氧（或O）；
（2）金刚石是不溶于CCl₄的固体，CCl₄是液体，将不溶性固体和液体分离通常采用的方法是过滤；由于Na可以与水（或乙醇）发生反应，而金刚石不与水（或乙醇）反应，所以除去粗产品中少量的钠可用水（或乙醇），
故答案为：过滤；水（或乙醇）；
（3）根据硅与NaOH反应的化学方程式Si+2NaOH+H₂O═Na₂SiO₃+2H₂↑可写出其离子方程式为Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，
计算溶液中硅酸盐的物质的量浓度需要根据化学方程式进行计算：
Si+2NaOH+H₂O═Na₂SiO₃+2H₂↑
28 g         1 mol     2 mol
m（Si）  n₁（Na₂SiO₃） 0.1 mol
m（Si）=$\frac{28g×0.1mol}{2mol}$=1.4g，
n₁（Na₂SiO₃）=$\frac{0.1mol}{2}$=0.05 mol，
粗产品中SiO₂的质量为m（SiO₂）=20.0g-11.4g-1.4 g=7.2 g
SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O
60g         1mol
7.2g        n₂（Na₂SiO₃）
n₂（Na₂SiO₃）=$\frac{1mol×7.2g}{60g}$=0.12mol，
则n（Na₂SiO₃）=n₁（Na₂SiO₃）+n₂（Na₂SiO₃）=0.12mol+0.05mol=0.17mol，
硅酸盐的物质的量浓度为$\frac{0.17mol}{1L}$=0.17mol/L，
故答案为：Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑；0.17 mol•L^-1；
（4）①Na还原CCl₄的反应属于置换反应，但Cl₂与H₂O反应生成HCl和HClO，不是置换反应，故①错误；
②水晶属于原子晶体，而干冰属于分子晶体，熔化时克服粒子间作用力的类型不相同，故②错误；
③Na₂SiO₃溶液与SO₃的反应，说明酸性H₂SiO₃比H₂SO₄弱，则可用于推断Si与S的非金属性强弱，故③正确；
故答案为：③．

点评 本题综合元素化合物知识，题目难度中等，注意从质量守恒的角度结合反应的化学方程式计算，（3）为易错点．