Question

1．氫氟酸可用于半導體工業(yè)，也常用來蝕刻玻璃，其刻蝕反應原理如下：
6HF+Na₂SiO₃→2NaF+SiF₄↑+3H₂O
完成下列填空：
（1）根據HF的cd（選填編號）大于H₂O，可推斷氟元素的非金屬性強于氧元素．
a．酸性        b．熔沸點          c．穩(wěn)定性           d．鍵的極性
（2）SiF₄與甲烷結構相似，SiF₄是含極性鍵的非極性分子（均選填“極性”或“非極性”）．
刻蝕反應中的三種元素可組成同時含離子鍵和共價鍵的化合物，該化合物的電子式為．
（3）Si原子核外電子有5種不同能量的電子，其中最高能量的電子處于3p軌道．
（4）在相同條件下，Na₂SiO₃、CaSiO₃分別與等濃度等體積的氫氟酸反應，兩個反應原理相似，但前者的反應速率明顯大于后者．原因是NaF易溶于水，而CaF₂難溶于水，會覆蓋在固體表面，降低反應速率．
（5）同濃度的H₂SO₃和HF兩溶液的pH為：H₂SO₃＜HF（選填“＞”或“＜”）．濃度均為0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反應后，SO₃^2-、HSO₃^-、F^-、NH₄⁺濃度從大到小的順序為：c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）．
已知：H₂SO₃       K_i1=1.54×10^-2K_i2=1.02×10^-7
HF          K_i=6.8×10^-4
NH₃•H₂O     K_i=1.8×10^-5．

Answer 1

分析 （1）比較非金屬元素的非金屬性強弱，可根據單質之間的置換反應、對應最高價氧化物的水化物的酸性、氫化物的穩(wěn)定性等角度判斷；
（2）由同種原子構成的共價鍵是非極性鍵，不同原子構成的共價鍵是極性鍵，分子中正負電荷中心重合，從整個分子來看，電荷的分布是均勻的，對稱的，這樣的分子為非極性分子，反之為極性分子，甲烷為正四面體結構；一般來說，活潑金屬和活潑非金屬元素之間易形成離子鍵，刻蝕反應中的三種元素可組成同時含離子鍵和共價鍵的化合物為氫氧化鈉，氫氧化鈉為離子化合物，鈉離子與氫氧根離子通過離子鍵結合而成，氫和氧兩種元素以共價鍵結合；
（3）原子核外電子是分層排布的，在不同電子層上運動的電子的能量不同，有幾個軌道上排布電子，共有幾種不同的能量；原子核外電子是分層排布的，距離原子核越近能量越低，反之越高；
（4）接觸面積影響化學反應速率；
（5）電離平衡常數越大，酸性越強，亞硫酸為二元弱酸，氫氟酸為一元弱酸，濃度均為0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反應后，生成等濃度的亞硫酸氫銨、氟化銨，亞硫酸氫根離子水解能力強于氟離子．

解答 解：（1）通過氫化物的穩(wěn)定性可以判斷非金屬性強弱，氫化物的穩(wěn)定性與鍵的極性有關，所以符合推斷氟元素的非金屬性強于氧元素條件的為cd，
故答案為：cd；
（2）SiF₄中硅原子和氟原子之間以極性共價鍵結合，SiF₄與甲烷結構相似，甲烷為正四面體結構，所以SiF₄從整個分子來看，電荷的分布是均勻的，對稱的，為非極性分子，刻蝕反應中的三種元素可組成同時含離子鍵和共價鍵的化合物為氫氧化鈉，其電子式為：，
故答案為：極性；非極性；；
（3）硅原子為14號元素，電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p²，共有5個軌道上排布電子，所以有5種不同能量的電子，原子核外電子是分層排布的，距離原子核越近能量越低，所以3p能量最高，
故答案為：5；3p；
（4）在相同條件下，Na₂SiO₃、CaSiO₃分別與等濃度等體積的氫氟酸反應，Na₂SiO₃與氫氟酸反應生成的NaF易溶于水，而CaSiO₃與氫氟酸反應生成的CaF₂難溶于水，會覆蓋在固體表面，降低反應速率，所以前者的反應速率明顯大于后者，
故答案為：NaF易溶于水，而CaF₂難溶于水，會覆蓋在固體表面，降低反應速率．
（5）H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2大于HF K_i=6.8×10^-4，所以同濃度，亞硫酸酸性強于氫氟酸，即PH小于氫氟酸，濃度均為0.01mol/L 的H₂SO₃和HF的1L混合溶液中，通入0.02mol NH₃充分反應后，生成等濃度的亞硫酸氫銨、氟化銨，HF K_i=6.8×10^-4 大于NH₃•H₂O K_i=1.8×10^-5大于H₂SO₃ K_i2=1.02×10^-7
，所以亞硫酸氫根離子水解能力強于氟離子，溶液中離子濃度為：c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-），
故答案為：＜；c（NH₄⁺）＞c（F^-）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）．

點評 本題考查物質結構、反應原理有關知識，較為綜合，掌握極性、非極性、影響反應速率的因素，離子濃度大小比較是解答關鍵，題目難度中等．