Question

6．新型无机非金属材料甲和乙均是高温陶瓷材料，硬度大、熔点高、化学性质稳定．甲、乙分别由原子序数依次增大的X、Y、Z三种短周期元素中的两种组成．甲与NaOH浓溶液共热生成气体丙和化合物丁，丙在标准状况下的密度为0.76g•L^-1，在丁溶液中滴加盐酸至过量，先生成白色沉淀后溶解．Z元素的氧化物是制造光导纤维的主要材料，在1300℃～1400℃的条件下，0.1mol的X单质与4.2g的Z单质恰好反应制得乙．请回答下列问题：
（1）乙的化学式为Si₃N₄；丙的电子式为．
（2）甲与NaOH浓溶液共热的化学方程式为AlN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaAlO₂+NH₃↑．
（3）丁溶液中通入少量CO₂的离子方程式为2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（4）高温条件下，丙与Fe₂O₃反应生成Fe和X单质，写出该反应的化学方程式为Fe₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+N₂+3H₂O，有人提出生成的产物Fe中可能还有FeO，请设计实验方案验证之（用化学方法）取样品少许，溶于足量的CuSO₄溶液，充分反应后，过滤所得的滤渣溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液无现象，再滴加氯水，若溶液呈红色，则证明有FeO生成．
（5）工业上在X单质的气氛下将Z的氧化物和焦炭加热到1400℃～1450℃的条件下以制备乙，反应中还生成一种常见的可燃性气体戊，该反应的化学方程式为3SiO₂+2N₂+6C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO．

Answer 1

分析 甲、乙分别由原子序数依次增大的X、Y、Z三种短周期元素中的两种组成，甲与NaOH浓溶液共热生成气体丙和化合物丁，丙在标准状况下的密度为0.76g•L^-1，其摩尔质量=0.76g/L×22.4L/mol=17g/mol，为NH₃，则甲为铵盐、丁为钠盐；
在丁溶液中滴加盐酸至过量，先生成白色沉淀后溶解，且丁是钠盐，应该为NaAlO₂；
Z元素的氧化物是制造光导纤维的主要材料，为Si元素；
根据元素守恒知，甲中含有Al元素和N元素，则甲为AlN，X为N元素、Y为Al元素，在1300℃～1400℃的条件下，0.1mol的X单质与4.2g的Si单质恰好反应制得乙，n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，则乙化学式为Si₃N₄，
结合题目分析解答．

解答 解：甲、乙分别由原子序数依次增大的X、Y、Z三种短周期元素中的两种组成，甲与NaOH浓溶液共热生成气体丙和化合物丁，丙在标准状况下的密度为0.76g•L^-1，其摩尔质量=0.76g/L×22.4L/mol=17g/mol，为NH₃，则甲为铵盐、丁为钠盐；
在丁溶液中滴加盐酸至过量，先生成白色沉淀后溶解，且丁是钠盐，应该为NaAlO₂；
Z元素的氧化物是制造光导纤维的主要材料，为Si元素；
根据元素守恒知，甲中含有Al元素和N元素，则甲为AlN，X为N元素、Y为Al元素，在1300℃～1400℃的条件下，0.1mol的X单质与4.2g的Si单质恰好反应制得乙，n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，则乙化学式为Si₃N₄，
（1）通过以上分析知，乙为Si₃N₄，丙是氨气，氨气分子中每个H原子核N原子形成一个共用电子对，其电子式为，
故答案为：Si₃N₄；；
（2）甲是AlN，与NaOH溶液反应方程式为AlN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaAlO₂+NH₃↑，故答案为：AlN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaAlO₂+NH₃↑；
（3）丁是偏铝酸钠，和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，离子方程式为2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）丙是氨气，高温条件下，丙与Fe₂O₃反应生成Fe和X单质，根据反应条件、反应物和生成物知，反应方程式为Fe₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+N₂+3H₂O，FeO和硫酸铜发生置换反应生成Fe，Fe和稀盐酸反应生成亚铁离子，亚铁离子能被氯水氧化生成铁离子，用KSCN溶液检验铁离子，其检验方法为取样品少许，溶于足量的CuSO₄溶液，充分反应后，过滤所得的滤渣溶于稀盐酸，滴加 KSCN溶液无现象，再滴加氯水，若溶液呈红色，则证明有FeO生成，
故答案为：Fe₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+N₂+3H₂O；取样品少许，溶于足量的CuSO₄溶液，充分反应后，过滤所得的滤渣溶于稀盐酸，滴加 KSCN溶液无现象，再滴加氯水，若溶液呈红色，则证明有FeO生成；
（5）在氮气的气氛下将Z的氧化物SiO₂和焦炭加热到1400℃～1450℃的条件下以制备Si₃N₄，反应中还生成一种常见的可燃性气体戊为CO，反应方程式为3SiO₂+2N₂+6C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO，
故答案为：3SiO₂+2N₂+6C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO．

点评 本题考查无机物推断，为高频考点，侧重考查学生分析判断能力及知识综合运用能力，明确物质性质及物质之间转化是解本题关键，知道铁离子、亚铁离子检验方法及实验现象，题目难度中等．