Question

新型無機非金屬材料甲和乙均是高溫陶瓷材料，硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定。甲、乙分別由原子序數(shù)依次增大的X、Y、Z三種短周期元素中的兩種組成。甲與NaOH濃溶液共熱生成氣體丙和化合物丁，丙在標準狀況下的密度為0.76g·L－1，在丁溶液中滴加鹽酸至過量，先生成白色沉淀后溶解。Z元素的氧化物是制造光導纖維的主要材料，在1300℃～1400℃的條件下，0.1mol的X單質(zhì)與4.2g的Z單質(zhì)恰好反應制得乙。請回答下列問題：

（1）乙的化學式為__________；丙的電子式為__________。

（2）甲與NaOH濃溶液共熱的化學方程式為__________________________________________。

（3）丁溶液中通入少量CO2的離子方程式為________________________________________。

（4）高溫條件下，丙與Fe2O3反應生成Fe和X單質(zhì)，寫出該反應的化學方程式為____________________，有人提出生成的產(chǎn)物Fe中可能還有FeO，請設計實驗方案驗證之(用化學方法)____________________。

（5）工業(yè)上在X單質(zhì)的氣氛下將Z的氧化物和焦炭加熱到1400℃～1450℃的條件下以制備乙，反應中還生成一種常見的可燃性氣體戊，該反應的化學方程式為____________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）Si3N4(2分)；(2分)

（2）AlN+ NaOH +H2ONaAlO2 + NH3↑(2分)

（3）2AlO2－＋CO2＋3H2O2Al(OH)3＋CO32－(2分)

（4）Fe2O3 +2NH32Fe +N2 +3H2O(2分) ,? 取樣品少許，溶于足量的CuSO4溶液，充分反應后，過濾所得的濾渣溶于稀鹽酸，滴加 KSCN溶液無現(xiàn)象，再滴加氯水，若溶液呈紅色，則證明有FeO生成（2分，其他合理答案也給分）

（5）3SiO2 +2N2 +6CSi3N4 +6CO（2分）

【解析】

試題分析：丙在標準狀況下的密度為0.76g·L－1，根據(jù)M==0.76g·L－1×22.4L·mol－1≈17g·mol－1，所以丙為NH3，甲中含有N元素；在丁溶液中滴加鹽酸至過量，先生成白色沉淀后溶解，說明丁中含有鋁元素，則甲中含有Al元素，故甲為AlN；丙為鋁的化合物，又是與氫氧化鈉溶液生成的化合物，所以丙為NaAlO2；Z元素的氧化物是制造光導纖維的主要材料，所以Z為Si元素，而X、Y、Z三種短周期元素且原子序數(shù)依次增大，所以X為N、Y為Al，Z為Si；在1300℃～1400℃的條件下，0.1mol的X單質(zhì)與4.2g的Z單質(zhì)恰好反應制得乙，即：0.1mol氮氣與0.15molSi反應，生成的乙中氮原子與硅原子個數(shù)之比為：0.2：0.15=4：3，所以乙的化學式為：Si3N4；

（1）根據(jù)以上分析可知，乙的化學式為：Si3N4；丙為氨氣，氨氣為共價化合物，氨氣的電子式為：；

（2）甲為AlN，AlN與NaOH濃溶液共熱生成了氨氣和偏鋁酸鈉，反應的化學方程式為：AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑；

（3）丁溶液為偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸根離子與二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：2AlO2－+3H2O+CO22Al(OH)3↓+CO32－；

（4）丙為氨氣，X的單質(zhì)為氮氣，高溫條件下，氨氣與Fe2O3反應生成Fe和氮氣單質(zhì)，反應的化學方程式為：2NH3+Fe2O32Fe+3H2O+N2；產(chǎn)物Fe中可能還有FeO，需要先除掉鐵，然后用鹽酸溶解，再檢驗是否含有亞鐵離子，方法為：取樣品少許，溶于足量的硫酸銅溶液，充分反應后，過濾所得的濾渣溶于稀鹽酸，滴加硫氰化鉀溶液，沒有明顯現(xiàn)象，再滴加氯水，若溶液呈紅色，則證明有FeO生成；

（5）X的單質(zhì)為N2，Z的氧化物為SiO2，工業(yè)上在N2的氣氛下將Z的氧化物SiO2和焦炭加熱到1400℃～1450℃的條件下以制備乙，乙為Si3N4，反應中還生成一種常見的可燃性氣體戊，根據(jù)原子守恒，可燃性氣體中含有C，所以為CO，該反應的化學方程式為：SiO2+2N2+6CSi3N4+6CO。

考點：本題考查無機物的推斷，題目難度較大，試題涉及了化學式、電子式的書寫、化學方程式、離子方程式的書寫、亞鐵離子的檢驗等知識。