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(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。請回答下列問題：
（1）乙的化學(xué)式為__________；丙的電子式為__________。
（2）甲與NaOH濃溶液共熱的化學(xué)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(yīng)生成Fe和X單質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________，有人提出生成的產(chǎn)物Fe中可能還有FeO，請設(shè)計實驗方案驗證之(用化學(xué)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(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____________________。

Answer 1

（1）Si₃N₄(2分)；(2分)
（2）AlN+ NaOH +H₂ONaAlO₂ + NH₃↑(2分)
（3）2AlO₂^－＋CO₂＋3H₂O2Al(OH)₃＋CO₃^2－(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(yīng)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）

試題分析：丙在標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(yīng)制得乙，即：0.1mol氮氣與0.15molSi反應(yīng)，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(xué)式為：Si₃N₄；
（1）根據(jù)以上分析可知，乙的化學(xué)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(yīng)的化學(xué)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(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：2AlO₂^－+3H₂O+CO₂2Al(OH)₃↓+CO₃^2－；
（4）丙為氨氣，X的單質(zhì)為氮氣，高溫條件下，氨氣與Fe₂O₃反應(yīng)生成Fe和氮氣單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+2N₂+6CSi₃N₄+6CO。