Question

6．新型無(wú)機(jī)非金屬材料甲和乙均是高溫陶瓷材料，硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(yīng)制得乙．請(qǐng)回答下列問題：
（1）乙的化學(xué)式為Si₃N₄；丙的電子式為．
（2）甲與NaOH濃溶液共熱的化學(xué)方程式為AlN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaAlO₂+NH₃↑．
（3）丁溶液中通入少量CO₂的離子方程式為2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（4）高溫條件下，丙與Fe₂O₃反應(yīng)生成Fe和X單質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+N₂+3H₂O，有人提出生成的產(chǎn)物Fe中可能還有FeO，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證之（用化學(xué)方法）取樣品少許，溶于足量的CuSO₄溶液，充分反應(yīng)后，過濾所得的濾渣溶于稀鹽酸，滴加KSCN溶液無(wú)現(xiàn)象，再滴加氯水，若溶液呈紅色，則證明有FeO生成．
（5）工業(yè)上在X單質(zhì)的氣氛下將Z的氧化物和焦炭加熱到1400℃～1450℃的條件下以制備乙，反應(yīng)中還生成一種常見的可燃性氣體戊，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3SiO₂+2N₂+6C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO．

Answer 1

分析 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(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.76g•L^-1，其摩爾質(zhì)量=0.76g/L×22.4L/mol=17g/mol，為NH₃，則甲為銨鹽、丁為鈉鹽；
在丁溶液中滴加鹽酸至過量，先生成白色沉淀后溶解，且丁是鈉鹽，應(yīng)該為NaAlO₂；
Z元素的氧化物是制造光導(dǎo)纖維的主要材料，為Si元素；
根據(jù)元素守恒知，甲中含有Al元素和N元素，則甲為AlN，X為N元素、Y為Al元素，在1300℃～1400℃的條件下，0.1mol的X單質(zhì)與4.2g的Si單質(zhì)恰好反應(yīng)制得乙，n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，則乙化學(xué)式為Si₃N₄，
結(jié)合題目分析解答．

解答 解：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(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.76g•L^-1，其摩爾質(zhì)量=0.76g/L×22.4L/mol=17g/mol，為NH₃，則甲為銨鹽、丁為鈉鹽；
在丁溶液中滴加鹽酸至過量，先生成白色沉淀后溶解，且丁是鈉鹽，應(yīng)該為NaAlO₂；
Z元素的氧化物是制造光導(dǎo)纖維的主要材料，為Si元素；
根據(jù)元素守恒知，甲中含有Al元素和N元素，則甲為AlN，X為N元素、Y為Al元素，在1300℃～1400℃的條件下，0.1mol的X單質(zhì)與4.2g的Si單質(zhì)恰好反應(yīng)制得乙，n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，則乙化學(xué)式為Si₃N₄，
（1）通過以上分析知，乙為Si₃N₄，丙是氨氣，氨氣分子中每個(gè)H原子核N原子形成一個(gè)共用電子對(duì)，其電子式為，
故答案為：Si₃N₄；；
（2）甲是AlN，與NaOH溶液反應(yīng)方程式為AlN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaAlO₂+NH₃↑，故答案為：AlN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaAlO₂+NH₃↑；
（3）丁是偏鋁酸鈉，和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，離子方程式為2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）丙是氨氣，高溫條件下，丙與Fe₂O₃反應(yīng)生成Fe和X單質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)條件、反應(yīng)物和生成物知，反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+N₂+3H₂O，F(xiàn)eO和硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成Fe，F(xiàn)e和稀鹽酸反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子能被氯水氧化生成鐵離子，用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子，其檢驗(yàn)方法為取樣品少許，溶于足量的CuSO₄溶液，充分反應(yīng)后，過濾所得的濾渣溶于稀鹽酸，滴加 KSCN溶液無(wú)現(xiàn)象，再滴加氯水，若溶液呈紅色，則證明有FeO生成，
故答案為：Fe₂O₃+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+N₂+3H₂O；取樣品少許，溶于足量的CuSO₄溶液，充分反應(yīng)后，過濾所得的濾渣溶于稀鹽酸，滴加 KSCN溶液無(wú)現(xiàn)象，再滴加氯水，若溶液呈紅色，則證明有FeO生成；
（5）在氮?dú)獾臍夥障聦�Z的氧化物SiO₂和焦炭加熱到1400℃～1450℃的條件下以制備Si₃N₄，反應(yīng)中還生成一種常見的可燃性氣體戊為CO，反應(yīng)方程式為3SiO₂+2N₂+6C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO，
故答案為：3SiO₂+2N₂+6C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+6CO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)物推斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷能力及知識(shí)綜合運(yùn)用能力，明確物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化是解本題關(guān)鍵，知道鐵離子、亞鐵離子檢驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，題目難度中等．