Question

12．如图中X、Y、Z为单质，其他为化合物，它们之间存在如图1转化关系（部分产物已略去）．其中，A俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应．

回答下列问题：
（1）组成单质Y的元素在周期表中的位置：第二周期第ⅥA族；M中存在的化学键类型：离子键和共价键；R的化学式：H₂SiO₃．
（2）一定条件下，Z与H₂反应生成ZH₄，ZH₄的电子式：．
（3）已知A与铝发生置换反应，反应转化为X．写出该反应的化学方程式：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃．
（4）写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O．
（5）向含4mol D的稀溶液中，逐渐加入X粉末至过量．假设生成的气体只有一种，请在图2坐标系中画出n（X²⁺）随n（X）变化的示意图，并标出n（X²⁺）的最大值．

Answer 1

分析 A俗称磁性氧化铁，即为Fe₃O₄；能与氢氟酸反应且不溶于水的酸性氧化物是SiO₂，即E为SiO₂，根据框图中的转化关系，可知X为Fe、Y为O₂、Z为Si、D为硝酸、M为Na₂SiO₃、G为硝酸铁，R为H₂SiO₃，结合对应的物质的性质以及题目要求可解答该题．

解答 解：A俗称磁性氧化铁，即为Fe₃O₄；能与氢氟酸反应且不溶于水的酸性氧化物是SiO₂，即E为SiO₂，根据框图中的转化关系，可知X为Fe、Y为O₂、Z为Si、D为硝酸、M为Na₂SiO₃、G为硝酸铁，R为H₂SiO₃，
（1）组成单质Y的元素为O元素，原子核外有2个电子层，最外层电子数为6，位于元素周期表中第二周期，第ⅥA族，M为Na₂SiO₃，存在的化学键类型为离子键和共价键，R为H₂SiO₃，
故答案为：第二周期第ⅥA族；离子键和共价键； H₂SiO₃；
（2）Z为Si，Z与H₂反应转化为SiH₄，SiH₄的电子式为，故答案为：；
（3）Fe₃O₄在高温下可与铝发生铝热反应，方程式为8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃，故答案为：8Al+3Fe₃O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃；
（4）四氧化三铁和硝酸反应是氧化物中的二价铁元素被氧化到最高价，硝酸中氮元素被还原到+2价，反应的离子方程式为：3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O，
故答案为：3Fe₃O₄+28H⁺+NO₃^-=9Fe³⁺+NO↑+14H₂O；
（5）铁和稀硝酸反应，开始铁全部被硝酸氧化为硝酸铁，故开始阶段Fe²⁺的量为0，随着铁的加入，多余的铁又和Fe³⁺反应而生成Fe²⁺，故Fe²⁺的量逐渐会增大直至到最大值，以后不变，反应过程中生成的气体为NO，令Fe²⁺的最大物质的量为xmol，根据电子转移守恒可知，NO的物质的量=$\frac{xmol×2}{3}$，根据N元素守恒可知：$\frac{xmol×2}{3}$+2x mol=4 mol，解得x=1.5，故n（Fe²⁺）随n（Fe）变化的示意图为：，
故答案为：．

点评 本题考查无机物的推断，侧重物质转化和性质的考查，侧重铝热反应及硅及其化合物转化的考查，（5）为易错点，注意根据反应的方程式计算，题目难度中等．