Question

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

 

；丙的电子式为

 

．
（2）甲与NaOH浓溶液共热的化学方程式为

 

．
（3）丁溶液中通入少量CO₂的离子方程式为

 

．
（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

 

，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）

 

．
（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

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：根据丙在标准状况下的密度为0.76g?L^-1，可知丙的摩尔质量为：M=ρV_m=0.76g?L^-1×22.4L/mol≈17g/mol，丙为NH₃，则甲中含有N元素；在丁溶液中滴加盐酸至过量，先生成白色沉淀后溶解，说明丁中含有铝元素，则甲中含有Al元素，所以甲为AlN；丙为铝的化合物，又是与氢氧化钠溶液生成的化合物，所以丙为NaAlO₂；Z元素的氧化物是制造光导纤维的主要材料，所以Z为Si元素，而X、Y、Z三种短周期元素且原子序数依次增大，所以X为N、Y为Al，Z为Si；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，即：0.1mol氮气与0.15molSi反应，生成的乙中氮原子与硅原子个数之比为：0.2：0.15=4：3，所以乙的化学式为：Si₃N₄；
根据以上分析进行解答．

解答： 解：丙在标准状况下的密度为0.76g?L^-1，根据M=ρV_m=0.76g?L^-1×22.4L/mol≈17g/mol，所以丙为NH₃，甲中含有N元素；在丁溶液中滴加盐酸至过量，先生成白色沉淀后溶解，说明丁中含有铝元素，则甲中含有Al元素，故甲为AlN；丙为铝的化合物，又是与氢氧化钠溶液生成的化合物，所以丙为NaAlO₂；Z元素的氧化物是制造光导纤维的主要材料，所以Z为Si元素，而X、Y、Z三种短周期元素且原子序数依次增大，所以X为N、Y为Al，Z为Si；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，即：0.1mol氮气与0.15molSi反应，生成的乙中氮原子与硅原子个数之比为：0.2：0.15=4：3，所以乙的化学式为：Si₃N₄；
（1）根据以上分析可知，乙的化学式为：Si₃N₄；丙为氨气，氨气为共价化合物，氨气的电子式为：，
故答案为：Si₃N₄；；
（2）甲为AlN，AlN与NaOH浓溶液共热生成了氨气和偏铝酸钠，反应的化学方程式为：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，
故答案为：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
（3）丁溶液为偏铝酸钠溶液，偏铝酸根离子与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为：2AlO₂^-+3H₂O+CO₂=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案为：2AlO₂^-+3H₂O+CO₂=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）丙为氨气，X的单质为氮气，高温条件下，氨气与Fe₂O₃反应生成Fe和氮气单质，反应的化学方程式为：2NH₃+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3H₂O+N₂；产物Fe中可能还有FeO，需要先除掉铁，然后用盐酸溶解，再检验是否含有亚铁离子，方法为：取样品少许，溶于足量的硫酸铜溶液，充分反应后，过滤所得的滤渣溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有明显现象，再滴加氯水，若溶液呈红色，则证明有FeO生成，
故答案为：取样品少许，溶于足量的硫酸铜溶液，充分反应后，过滤所得的滤渣溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有明显现象，再滴加氯水，若溶液呈红色，则证明有FeO生成；
故答案为：2NH₃+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+3H₂O+N₂；取样品少许，溶于足量的硫酸铜溶液，充分反应后，过滤所得的滤渣溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有明显现象，再滴加氯水，若溶液呈红色，则证明有FeO生成；
（5）X的单质为N₂，Z的氧化物为SiO₂，工业上在N₂的气氛下将Z的氧化物SiO₂和焦炭加热到1400℃～1450℃的条件下以制备乙，乙为Si₃N₄，反应中还生成一种常见的可燃性气体戊，根据原子守恒，可燃性气体中含有C，所以为CO，该反应的化学方程式为：SiO₂+2N₂+6C

高温  .

Si₃N₄+6CO，
故答案为：SiO₂+2N₂+6C

高温  .

Si₃N₄+6CO．

点评：本题考查了无机物的推断，题目难度较大，试题涉及了化学式、电子式的书写、化学方程式、离子方程式的书写、亚铁离子的检验等知识，解题关键是合理分析题中信息，从丙入手根据所学知识进行推断，偏铝酸根离子与氢离子反应特点为解题突破口，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．