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

（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) , 取样品少许，溶于足量的CuSO₄溶液，充分反应后，过滤所得的滤渣溶于稀盐酸，滴加 KSCN溶液无现象，再滴加氯水，若溶液呈红色，则证明有FeO生成（2分，其他合理答案也给分）
（5）3SiO₂ +2N₂ +6CSi₃N₄ +6CO（2分）

试题分析：丙在标准状况下的密度为0.76g·L^－1，根据M==0.76g·L^－1×22.4L·mol^－1≈17g·mol^－1，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：；
（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+H₂ONaAlO₂+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+CO₂2Al(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+Fe₂O₃2Fe+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；
（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+6CSi₃N₄+6CO。