Question

近年來，我國的材料研究迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了許多具有特殊功能的新型材料。

(1)硅是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料，從硅的氧化物制取粗硅的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。

(2)化合物G是開發(fā)新一代汽車發(fā)動機(jī)的新材料。G的相對分子質(zhì)量為140，含有硅元素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，另含有元素Y。E(含兩種元素)與NH₃反應(yīng)制得G和HCl。G和E化學(xué)式分別為________________________________________________________________________。

常壓條件下向G中添加氧化鋁，經(jīng)高溫?zé)�結(jié)制成一種高強(qiáng)度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕的陶瓷材料，化學(xué)通式可表示為Si_6－xO_xY_8－x。在接近1 700 ℃時(shí)x的極限值約為4.0，則化合物中Y元素的化合價(jià)為________。

(3)新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(MFe₂O_x，3＜x＜4，M＝Mn、Zn、Ni且均顯＋2價(jià)，下同)由鐵酸鹽(MFe₂O₄)經(jīng)高溫被H₂還原而得，已知鐵酸鹽(MFe₂O₄)高溫還原時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的MFe₂O₄與H₂的物質(zhì)的量之比為2∶1，則還原產(chǎn)物MFe₂O_x中x＝____________。MFe₂O_x中，＋2價(jià)鐵與＋3價(jià)鐵的物質(zhì)的量之比為________。

Answer 1

解析　(1)從硅的氧化物制取粗硅的化學(xué)方程式為SiO₂＋2CSi＋2CO↑。

(2)化合物E(含兩種元素)與NH₃反應(yīng)制得G和HCl，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變可知G中含有氮元素，故Y為氮元素，再根據(jù)G的相對分子質(zhì)量及Si、N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以求出G的化學(xué)式為Si₃N₄。由E與NH₃的復(fù)分解反應(yīng)，可知E中含有Si和Cl兩種元素，再據(jù)NH₃與E的反應(yīng)及二者的物質(zhì)的量的關(guān)系，可求出E的化學(xué)式為SiCl₄。當(dāng)溫度接近1 700 ℃時(shí)，x＝4，把x＝4代入Si_6－xO_xY_8－x可知，該物質(zhì)為Si₂O₄Y₄，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)為零可知Y為0價(jià)，也就是說1 700 ℃時(shí)Si_6－xO_xY_8－x分解為SiO₂和N₂，所以x＜4；

①當(dāng)x＝3時(shí)，可得Si₃O₃Y₅，此時(shí)Y的化合價(jià)為－1.2價(jià)，很顯然，x≠3；

②當(dāng)x＝2時(shí)，可得Si₄O₂Y₆，此時(shí)Y為－2價(jià)；

③當(dāng)x＝1時(shí)，可得Si₅OY₇，此時(shí)Y為－價(jià)，所以x≠1，綜上所述，Y的化合價(jià)為－2價(jià)。

(3)由MFe₂O₄被H₂還原時(shí)物質(zhì)的量之比為2∶1知，1 mol H₂失去的2 mol電子被2 mol MFe₂O₄得到，即1 mol MFe₂O₄得到1 mol電子，由M為＋2價(jià)，F(xiàn)e為＋3價(jià)，且在產(chǎn)物中M化合價(jià)不變，在產(chǎn)物MFe₂O_x中Fe^2＋與Fe^3＋的物質(zhì)的量之比為1∶1，由化合價(jià)規(guī)則：2x＝2＋2＋3，得x＝3.5。

答案　(1)SiO₂＋2CSi＋2CO↑　(2)Si₃N₄、SiCl₄�。�2　(3)3.5　1∶1