Question

铝及其化合物在生产生活中应用广泛．
（1）Al₄C₃用于冶金及催化剂．与盐酸反应（产物之一是含氢量最高的烃）的化学方程式是：

 

；14.4g Al₄C₃与盐酸反应产生的气体是

 

L（标准状况）．
（2）AlN用于电子仪器．AlN中常混有少量碳，将一定量含杂质碳的AlN样品置于密闭反应器中，通入4.032L（标准状况下的）O₂，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g/L（已折算成标准状况，AlN不跟O₂反应），则所得气体的摩尔质量为

 

g/mol，该气体的成分是

 

（写化学式），该样品中含杂质碳

 

g．
（3）氯李子插层镁铝水滑石是一种新型的离子交换材料．制备这种水滑石的过程是：MgCl₂、AlCl₃、NaOH、NaCl溶液，按一定比例混合，在65℃充分反应后，经过滤、洗涤、干燥得到该水滑石．为确定该水滑石的成分，进行下列操作：①取26.65g样品，在高温下使其充分分解，得到金属氧化物和气体，气体一次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液，这两种液体分别增重9.9g和3.65g；将金属氧化物在无色火焰上灼烧，火焰仍无色．②另取26.65g样品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至过量，最终得到11.6g白色沉淀．通过计算确定氯离子插层镁铝水滑石的化学式．
（4）氯离子插层镁铝水滑石在空气中放置，缓慢与CO₂反应，部分氯离子会被碳酸根离子代替．26.65g样品在空气中放置一段时间后质量变为25.925g，则碳酸根离子代替部分氯离子的水滑石的化学式是

 

，此过程的化学方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）含氢量最高的烃为甲烷，则Al₄C₃与盐酸反应生成甲烷和氯化铝；结合方程式计算；
（2）反应产物可能CO₂、CO或CO₂和CO、CO₂和O₂的混合气体，根据气体产物的密度可计算出气体产物的平均相对分子质量为30，所以生成气体必定是CO₂和CO混合气体．设混合气体中含有CO₂xmol，CO ymol，根据氧原子守恒和平均相对分子质量的计算，列放出计算x、y的值，样品中n（C）=（x+y）mol，据此计算样品中碳的质量；
（3）①取26.65g样品，在高温下使其充分分解，得到金属氧化物和气体，气体应为H₂O和HCl，气体一次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液，这两种液体分别增重9.9g和3.65g，则m（H₂O）=9.9g，m（HCl）=3.65g；将金属氧化物在无色火焰上灼烧，火焰仍无色，说明不含钠元素，②另取26.65g样品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至过量，最终得到11.6g白色沉淀，该沉淀为Mg（OH）₂；
（4）设1mol该化合物吸收amolCO₂，则消耗amol水，替换2amol氯离子，即该化合物的化学式：Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_1-2aCl?（3-a）H₂O，结合质量守恒计算．

解答：解：（1）Al₄C₃与盐酸反应的化学方程式：Al₄C₃+12HCl═4AlCl₃+3CH₄↑，n（Al₄C₃）=

14.4g

144g/mol

=0.1mol，由方程式可知生成0.3molCH₄，
则V（CH₄）=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案为：Al₄C₃+12HCl═4AlCl₃+3CH₄↑；6.72；
（2）在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g/L则M=1.34g/L×22.4L/mol=30g/mol，
所以生成气体必定是CO₂和CO混合气体．设混合气体中含有CO₂xmol，CO ymol，根据氧原子守恒有2x+y=

4.034L

22.4L/mol

×2=0.36…①，
根据平均相对分子质量有44x+28y=30（x+y）…②，
联立方程解得：x=0.04，y=0.28．所以样品中C的质量为：（0.04+0.28）×12=3.84g，
故答案为：30；CO₂和CO；3.84；
（3）气体一次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液，这两种液体分别增重9.9g和3.65g，则m（H₂O）=9.9g，m（HCl）=3.65g，
则n（H₂O）=0.55mol，n（HCl）=0.1mol，
设氯离子插层镁铝水滑石的化学式为Mg_xAl_yH_zO_wCl_p，
另取26.65g样品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至过量，最终得到11.6g白色沉淀，该沉淀为Mg（OH）₂，
则m（MgO）=

11.6g

58g/mol

×40g/mol=8g，n（MgO）=

8g

40g/mol

=0.2mol，
根据质量守恒定律可知m（Al₂O₃）=（26.65-9.9-3.65-8）g=5.1g，
n（Al₂O₃）=

5.1g

102g/mol

=0.05mol，
则n（Mg）=0.2mol，n（Al）=0.1mol，n（H）=0.55mol×2+0.1mol=1.2mol，n（O）=0.55mol+0.2mol+0.05mol×3=0.9mol，n（Cl）=0.1mol，
则x：y：z：w：p=2：1：12：9：1，
所以氯离子插层镁铝水滑石的化学式为Mg₂AlH₁₂O₉Cl，可写为Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O，
答：氯离子插层镁铝水滑石的化学式为Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O；
（4）设1mol该化合物吸收amolCO₂，则消耗amol水，替换2amol氯离子，即该化合物的化学式：Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_1-2aCl?（3-a）H₂O，
这个固体也是0.1mol，则M=25.925g/mol，
解得a=0.25，
即所得化合物的化学式为Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O，
化学方程式为：4Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O+CO₂=4Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O+2HCl，
故答案为：Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O；4Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O+CO₂=4Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O+2HCl．

点评：本题考查混合物以及化学方程式的计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意结合质量守恒计算该题，难度较大．