Question

7．高中化學(xué)教材介紹了鈉、鎂、鋁、鐵、氯、硫、氮、硅等元素及其化合物的知識，（1）以上元素中在自然界有游離態(tài)存在的是N、S、Fe元素（填元素符號）．
（2）離子交換膜是一類具有離子交換功能的高分子材料．一容器被離子交換膜分成左右兩部分，如圖所示．
①若交換膜為陽離子交換膜（只允許離子自由通過），左邊充滿鹽酸酸化的H₂O₂溶液，右邊充滿滴有KSCN溶液的FeCl₂溶液，則左邊發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺，一段時間后右邊觀察到的現(xiàn)象溶液變?yōu)檠�紅色．
②若該交換膜為陰離子交換膜（只允許陰離子自由通過），左邊充滿含2molNH₄Fe（SO₄）₂的溶液，右邊充滿含4molBa（OH）₂的溶液，當(dāng)有3.5molSO₄^2-通過交換膜時（若反應(yīng)迅速完成），則左右兩邊生成沉淀的物質(zhì)的量之比為4：：7，左邊發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+NH₄⁺+7OH^-=2Fe（OH）₃↓+NH₃•H₂O．
（3）氮化硅（Si₃N₄）是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料．
①氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)，該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式為Si₃N₄+16HF=3SiF₄↑+4NH₄F．
②現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅及氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl．

Answer 1

分析 （1）N、S、Fe在自然界中有游離態(tài)存在，Na、Mg、Al、Cl、Si在自然界中全部以化合態(tài)存在；
（2）亞鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入左邊被鹽酸酸化的H₂O₂氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右邊與KSCN溶液接觸，溶液變成血紅色，離子方程式為：2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；當(dāng)有3.5mol SO₄^2-通過交換膜時，根據(jù)電荷守恒則有7molOH^-進(jìn)入左室，鐵離子只有2mol，所以左室生成氫氧化鐵2mol，剩余1mol氫氧根離子與銨根離子反應(yīng)生成一水合氨；右室生成3.5mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為4：7；
（3）①陶瓷被氫氟酸腐蝕生成四氟化硅和氟化銨；
②四氯化硅和氮氣、氫氣反應(yīng)生成氮化硅和氯化氫．

解答 解：（1）Na、Mg、Al、Cl、Si在自然界中全部以化合態(tài)存在，N、S、Fe在自然界中有游離態(tài)存在，故答案為：N、S、Fe；
（2）①離子交換膜是一類具有離子交換功能的高分子材料．一容器被離子交換膜分成左右兩部分，如圖所示．若該交換膜為陽離子交換膜（只允許陽離子自由通過），左邊充滿鹽酸酸化的H₂O₂溶液，右邊充滿滴有KSCN溶液的FeCl₂溶液（足量），亞鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入左邊被鹽酸酸化的H₂O₂氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右邊與KSCN溶液接觸，溶液變成血紅色，離子方程式為：2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；
故答案為：2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；溶液變?yōu)檠�紅色；
②若該交換膜為陰離子交換膜（只允許陰離子自由通過），左邊充滿含2mol  NH₄Fe（SO₄）₂的溶液，右邊充滿含4mol Ba（OH）₂的溶液，當(dāng)有3.5mol SO₄^2-通過交換膜時（若反應(yīng)迅速完全），當(dāng)有3.5mol SO₄^2-通過交換膜時，根據(jù)電荷守恒則有7molOH^-進(jìn)入左室，鐵離子只有2mol，所以左室生成氫氧化鐵2mol，剩余1mol氫氧根離子與銨根離子反應(yīng)生成一水合氨，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+NH₄⁺+7OH^-=2Fe（OH）₃↓+NH₃•H₂O，右室生成3.5mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為4：7；故答案為：4：7；2Fe³⁺+NH₄⁺+7OH^-=2Fe（OH）₃↓+NH₃•H₂O；
（3）①陶瓷被氫氟酸腐蝕生成四氟化硅和氟化銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Si₃N₄+16HF=3SiF₄↑+4NH₄F；
故答案為：Si₃N₄+16HF=3SiF₄↑+4NH₄F；
②四氯化硅和氮氣、氫氣反應(yīng)生成氮化硅和氯化氫，化學(xué)方程式為3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl；
故答案為：3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl．

點評 本題綜合考查了鐵、硅及化合物的性質(zhì)，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，答題數(shù)注意把握題干信息和物質(zhì)性質(zhì)、方程式書寫時應(yīng)注意依據(jù)原子個數(shù)守恒配平，題目難度中等．