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）Si3N4(2分)；(2分)

（2）AlN+ NaOH +H2ONaAlO2 + NH3↑(2分)

（3）2AlO2－＋CO2＋3H2O2Al(OH)3＋CO32－(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）

【解析】

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↓+CO32－；

（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。

考点：本题考查无机物的推断，题目难度较大，试题涉及了化学式、电子式的书写、化学方程式、离子方程式的书写、亚铁离子的检验等知识。