Question

【題目】鋁有多種化合物，在工業上用途廣泛。氮化鋁（AlN）中混有碳和氧化鋁，為確定某氮化鋁樣品的純度，進行如下實驗：（已知：AlN + H2O + NaOH→ NaAlO2 + NH3↑）

（1）稱取5.00g樣品，加入25mL5mol/L的NaOH溶液，共熱，樣品中AlN和Al2O3完全反應，測得放出氨氣1.68L（標準狀況）。該樣品中的A1N的質量分數為___________。

（2）過濾上述混合溶液，向濾液中滴加2mol/L的鹽酸，當滴至202mL時生成的白色沉淀恰好完全消失，5.00g樣品中Al2O3的物質的量是多少摩________？（寫出計算過程）

堿式碳酸鋁鎂[MgxAly（OH）a（CO3）b·nH2O]可做為塑料填料。為確定某堿式碳酸鋁鎂的組成，進行如下實驗：

（3）稱取3.390g樣品與足量稀鹽酸充分反應，生成二氧化碳0.560L（標準狀況）。3.390g樣品中含CO32―________g。

（4）另取100.00g樣品在空氣中加熱，固體質量隨溫度的變化如圖所示（樣品在270℃時已完全失去結晶水，600℃以上固體為金屬氧化物的混合物）。

（i）100.00g樣品中含結晶水_______mol。

（ii）100.00g樣品中OH―的物質的量是多少_______？（寫出計算過程）

（iii）通過計算推測該堿式碳酸鋁鎂的化學式_______。

Answer 1

【答案】0.615 0.009mol 1.5 1.475 0.4424mol Mg5Al (OH) 3(CO3)510H2O

【解析】

(1)由題意可知，AlN和Al2O3均能和NaOH反應，但是，只有AlN和NaOH反應放出NH3，據此計算；

(2)濾液中加鹽酸，先產生沉淀，繼續滴加鹽酸，沉淀逐漸溶解，發生的兩個反應：HCl+NaOH=NaCl+H2O，NaAlO2+4HCl=AlCl3+2H2O+NaCl，NaOH為（1）中未反應的部分，此時溶液中溶質有兩種：AlCl3和NaCl，根據原子守恒進行計算；

(3) 二氧化碳來源于碳酸根離子，根據C原子守恒計算n（CO32-）,根據m=nM計算碳酸根離子質量；

（4）（i）樣品在270℃時已完全失去結晶水，結晶水的質量=（100.00-73.45）g=26.55g，根據n=計算水的物質的量；

（ii）100.00g樣品在270～600℃之間，失去結晶水后的樣品進一步受熱分解放出CO2和H2O，m（CO2）+m（H2O）=73.45-37.02=36.43g，根據質量分數不變計算100.00g該物質分解生成二氧化碳質量，從而計算氫氧根離子生成水的質量，從而計算氫氧根離子的物質的量；

（iii）根據電荷守恒、質量守恒計算x、y，從而確定化學式。

（1）AlN + H2O + NaOH→ NaAlO2 + NH3↑，該反應產生NH3的物質的量=，

AlN + H2O + NaOH→ NaAlO2 + NH3↑

0.075mol 0.075mol

所以AlN的質量=0.075mol41g·mol-1=3.075g，所以AlN的質量分數=；故答案為：0.615；

（2）向濾液中滴加2mol/L的鹽酸，當滴至202mL時生成的白色沉淀恰好完全消失，溶液中溶質有兩種：AlCl3和NaCl，設AlCl3的物質的量為x，NaCl的物質的量為y，根據Na原子守恒可知：y=5mol/L×25ml×10-3=0.125mol，由Cl守恒可知：3x+y=2mol/L×202×10-3L=0.404mol，解得x=0.093mol，所以此時溶液中有0.093molAlCl3，因為AlN物質的量=0.075mol，根據Al守恒可得n(Al2O3)=0.009mol，故答案為：0.009mol；

(3) n（CO2）==0.025mol，二氧化碳來源于碳酸根離子，根據C原子守恒得n（CO32-）=n（CO2）=0.025mol，則m（CO32-）=nM=0.025mol×60g/mol=1.5g，故答案為：1.5；

（2）①樣品在270℃時已完全失去結晶水，結晶水的質量=（100.00-73.45）g=26.55g，n（H2O）===1.475mol，故答案為：1.475；

②100.00g樣品在270～600℃之間，失去結晶水后的樣品進一步受熱分解放出CO2和H2O，m（CO2）+m（H2O）=73.45-37.02=36.43g，其中n（CO2）=0.56L/22.4mol/L=0.025mol；m（CO2）==32.45g，m（H2O）=36.43-32.45=3.98g，n（H2O）==0.2212mol，根據H原子守恒得n（OH-）=2n（H2O）=0.4424mol，故答案為;0.4424mol；

③根據電荷守恒得2x+3y=0.4424×1+2×……I，根據質量守恒得40x+0.5×102y=37.02……II，聯合I、II得x=0.7374mol、y=0.1476mol，x：y：a：b：n=0.7374mol：0.1476mol：0.444mol：0.7374mol：：1.475mol=5：1：3：5：10，所以其化學式為Mg5Al (OH) 3(CO3)510H2O，故答案為：Mg5Al (OH)3(CO3)510H2O。