Question

【題目】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/L AlCl3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）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”）。

（5）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】2Al +2OH－+6H2O = 2 [Al(OH)4]－ + 3H2↑c4Al (s)+ 3MnO2 (s) ＝ 3Mn(s) +2Al2O3(s) ΔH＝–1789 kJ/mol0.024減小c(Ce4+)[c(OH－)]48

【解析】

（1）Al與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子方程式為：2Al +2OH－+6H2O = 2 [Al(OH)4]－ + 3H2↑ ；正確答案： 2Al +2OH－+6H2O = 2 [Al(OH)4]－ + 3H2↑。

（2）金屬導電性強弱不能證明金屬的金屬性強弱，a錯誤；鎂離子和鋁離子濃度不同，無法比較水解的強弱，從而無法確定金屬性強弱，b錯誤；氫氧化鎂不溶于氫氧化鈉，而氫氧化鋁能夠溶于氫氧化鈉，說明氫氧化鎂的堿性大于氫氧化鋁，所以能比較兩種金屬的金屬性的強弱，c正確；正確選項c。

（3）①4Al (s)+3O2(g) =2Al2O3(s) ΔH1=-3352 kJ/mol；②Mn(s)+ O2(g)=MnO2 (s) ΔH2=-521 kJ/mol根據蓋斯定律可得①-②×3：Al與MnO2反應冶煉金屬Mn的熱化學方程式是4Al (s)+ 3MnO2 (s) ＝ 3Mn(s) +2Al2O3(s) ΔH＝–1789 kJ/mol；正確答案：4Al (s)+ 3MnO2 (s) ＝3Mn(s) +2Al2O3(s) ΔH＝–1789 kJ/mol。

（4）①5.60gSi3N4(s)的物質的量為5.6/140=0.04mol，根據方程式可以知道參加反應的氫氣的物質的量為0.04×6=0.24mol,故H2的平均反應速率是0.24/(2×5)=0.024 mol／(L·min)；正確答案：0.024。

②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,與原平衡投料配比相同，等效為增大壓強,該反應正反應是氣體體積增大的反應，增大壓強，平衡向逆反應移動, SiCl4的轉化率減小；因此，本題正確答案是:減小。

（5）298K時，Ksp[Ce(OH)4]＝1×10—29。Ce(OH)4 Ce4++4OH-，其溶度積表達式為Ksp＝c(Ce4+)×[c(OH－)]4 ；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，所以1×10－5×[c(OH－)]4=1×10—29，c(OH－)=10-6mol／L；c(H+)=10-8mol／L，pH=8；因此需調節pH為8以上；正確答案：c(Ce4+)[c(OH－)]4 ；8。