Question

氧化鋁(Al2O3) 和氮化硅（Si3N4）是優良的高溫結構陶瓷，在工業生產和科技領域有重要用途。

（1）Al與NaOH溶液反應的離子方程式為???????????????????????????????????? 。

（2）下列實驗能比較鎂和鋁的金屬性強弱的是???? ??? ?? （填序號）。

a．測定鎂和鋁的導電性強弱

b．測定等物質的量濃度的Al2(SO4)3和MgSO4溶液的pH

c．向0.1 mol/LAlCl3和0.1 mol/L MgCl2中加過量NaOH溶液

（3）鋁熱法是常用的金屬冶煉方法之一。

已知：4Al (s)+3O2(g) =2Al2O3(s)??? ΔH1 = -3352 kJ/mol

Mn(s)+ O2(g) =MnO2 (s)???? ΔH2 = -521 kJ/mol

Al與MnO2反應冶煉金屬Mn的熱化學方程式是?????????????????????? ????? 。

（4）氮化硅抗腐蝕能力很強，但易被氫氟酸腐蝕，氮化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅和一種銨鹽，其反應方程式為??????????????????? ????????? ???????????? 。

（5）工業上用化學氣相沉積法制備氮化硅，其反應如下：3SiCl4(g) + 2N2(g) + 6H2(g) Si3N4(s) + 12HCl(g)?? △H＜0??

某溫度和壓強條件下，分別將0.3mol SiCl4(g)、0.2mol N2(g)、0.6mol H2(g)充入2L密閉容器內，進行上述反應，5min達到平衡狀態，所得Si3N4(s)的質量是5.60g。

①H2的平均反應速率是???????? mol／(L·min)。

②若按n(SiCl4) : n(N2) : n(H2) = 3 : 2 : 6的投料配比，向上述容器不斷擴大加料，SiCl4(g)的轉化率應????? （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（6）298K時，Ksp[Ce(OH)4]＝1×10—29。Ce(OH)4的溶度積表達式為Ksp＝?????????????? 。

為了使溶液中Ce4＋沉淀完全，即殘留在溶液中的c(Ce4+)小于1×10－5mol·L－1，需調節pH為????? 以上。

 

Answer 1

【答案】

（1）2Al +2OH－+6H2O = 2 [Al(OH)4]－ + 3H2↑?? （2分）

（2）c?? （2分）?????????????

（3）4Al (s)+ 3MnO2 (s) ＝ 3Mn(s) +2Al2O3(s)??? ΔH＝–1789 kJ/mol（3分）

（4）Si3N4 +16HF = 3SiF4 + 4NH4F??? （2分）

（5）①0.024? （3分）? ??? ②減小? （2分）?????

（6）c(Ce4+)?[c(OH－)]4?? （2分） ；? 8? （2分）

【解析】

試題分析：（1）Al與NaOH、H2O反應生成Na[Al(OH)4]和H2，離子方程式為：2Al +2OH－+6H2O = 2 [Al(OH)4]－ + 3H2↑

（2）a、導電性與金屬性強弱無關，錯誤；b、物質的量濃度的Al2(SO4)3和MgSO4溶液中，Al3+與Mg2+濃度不相等，不能根據水解后溶液的pH判斷金屬性強弱，錯誤；c、向0.1 mol/LAlCl3中加過量NaOH溶液，先生成白色沉淀，然后逐漸溶解，說明Al(OH)3呈兩性，向0.1 mol/L MgCl2中加過量NaOH溶液，生成白色沉淀，Mg(OH)2的堿性大于Al(OH)3，則Mg的金屬性大于Al，正確。

（3）先寫出Al與MnO2反應的化學方程式并注明狀態，4Al (s)+ 3MnO2 (s) ＝ 3Mn(s) +2Al2O3(s)，然后根據蓋斯定律求算焓變，?H=?H1-3?H2=-3352 kJ?mol?1+3×521 kJ?mol?1=–1789 kJ?mol?1，可寫出熱化學方程式。

（4）氮化硅與氫氟酸反應生成四氟化硅和一種銨鹽，根據元素守恒，銨鹽為NH4F，配平可得化學方程式：Si3N4 +16HF = 3SiF4 + 4NH4F

（5）①所得Si3N4(s)的物質的量為：5.60g÷140g/mol=0.04mol，則v（H2）=6×0.04mol÷2L÷5min=0.024 mol／(L·min)。

②因為正反應方向氣體的系數減小，若按n(SiCl4) : n(N2) : n(H2) = 3 : 2 : 6的投料配比，向上述容器不斷擴大加料，容器內壓強不斷增大，SiCl4(g)的轉化率減小。

（6）根據溶度積的定義，Ce(OH)4的溶度積表達式為Ksp＝c(Ce4+)?[c(OH－)]4；c(Ce4+)等于1×10－5mol·L－1，帶入Ksp表達式，1×10－5?[c(OH－)]4=1×10—29，可得c(OH?)= 1×10—6，則pH=8.

考點：本題考查化學方程式與離子方程式的書寫、金屬性的判斷、熱化學方程式的書寫、化學反應速率的計算、 Ksp表達式及計算。