Question

9．氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业．为生成氮化硅膜，可以用NH₃和SiH₄（硅烷）在一定条件下反应并在600℃的加热基板上生成氮化硅膜：
3SiH₄$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Si₃N₄+12H₂
（1）以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如图1：
反应原理：4NH₄Cl+Mg₂Si$\frac{\underline{\;常温\;}}{\;}$4NH₃↑+SiH₄↑+2MgCl₂（△H＜0）

①NH₄Cl的化学键类型有极性键（或共价键）、离子键，SiH₄电子式为．
②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可）．
③氨气也是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，实验室可利用如图2所示装置完成该反应．  在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是NH₄NO₃（或硝酸铵）．
（2）三硅酸镁（Mg₂Si₃O₈?nH₂O）难溶于水，在医药上可做抗酸剂．它除了可以中和胃液中多余酸之外，生成的H₂SiO₃还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激．三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O．
将0.184g三硅酸镁加到50mL 0.1mol/L盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，以甲基橙为指示剂，用0.1mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则Mg₂Si₃O₈?nH₂O的n值为6．（注：Mg₂Si₃O₈的摩尔质量为260g/mol）

Answer 1

分析 根据题中流程可知，硅与镁在合成炉中生成Mg₂Si，Mg₂Si与氯化铵生成粗硅烷和氨气，经过冷凝器分离出液氨可循环使用，同时得到粗硅烷，
（1）①氯化铵中铵根离子和氯离子之间是离子键，铵根离子内部存在共价键，根据电子式的书写方法来回答；
②根据液氨的性质：易液化来回答；
③氨气的催化氧化产物是一氧化氮和水，一氧化氮遇到空气迅速变为二氧化氮，二氧化到可以和水反应得到硝酸，硝酸可以和氨气反应生成硝酸铵；
（2）三硅酸镁中和胃酸（HCl）生成氯化镁和硅酸，反应的化学方程式为：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O，根据题意，被氢氧化钠中和的盐酸的物质的量为0.003mol，所以与三硅酸镁反应的盐酸为0.005mol-0.003mol=0.002mol，根据化学方程式，列比例式可计算出n的值．

解答 解：根据题中流程可知，硅与镁在合成炉中生成Mg₂Si，Mg₂Si与氯化铵生成粗硅烷和氨气，经过冷凝器分离出液氨可循环使用，同时得到粗硅烷，
（1）①氯化铵中铵根离子和氯离子之间是离子键，铵根离子内部存在共价键，极性键（或共价键）、离子键，硅甲烷中硅原子和氢原子之间以共价键结合，电子式为：，
故答案为：极性键（或共价键）、离子键；；
②液氨的性质：易液化，上述生产硅烷的过程中液氨的作用是：吸收热量，保证反应在常温下进行，
故答案为：吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可）；
③氨气的催化氧化产物是一氧化氮和水，即4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，因为一氧化氮遇到空气迅速变为二氧化氮，二氧化氮可以和水反应得到硝酸，硝酸可以和氨气反应生成硝酸铵，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；NH₄NO₃（或硝酸铵）；
（2）三硅酸镁中和胃酸（HCl）生成氯化镁和硅酸，反应的化学方程式为：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O，根据题意，被氢氧化钠中和的盐酸的物质的量为0.003mol，所以与三硅酸镁反应的盐酸为0.005mol-0.003mol=0.002mol，根据化学方程式，设0.184gMgSi₃O₈•nH₂O的物质的量是x，得
                   Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O
                          1      4
                          x     0.002mol
 $\frac{1}{x}$=$\frac{4}{0.002mol}$，解得x=0.0005mol，所以MgSi₃O₈•nH₂O的摩尔质量是$\frac{0.184}{0.0005}$g/mol=368g/mol，Mg₂Si₃O₈的摩尔质量为260g/mol，所以18n=108，即n=6．
故答案为：Mg₂Si₃O₈?nH₂O+4HCl═2MgCl₂+3H₂SiO₃+（n-1）H₂O；6．

点评 本题考查学生复杂化学时的确立方面的知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度大．