题目内容
4．
铝有多种化合物，在工业上用途广泛．氮化铝（AlN）中混有碳和氧化铝，为确定某氮化铝样品的纯度，进行如下实验：（已知：AlN+H2O+NaOH→NaAlO2+NH3↑）（1）称取5.00g样品，加入25mL5mol/L的NaOH溶液，共热，样品中AlN和Al2O3完全反应，测得放出氨气1.68L（标准状况）． 该样品中的A1N的质量分数为61.5%．
（2）过滤上述混合溶液，向滤液中滴加2mol/L的盐酸，当滴至202mL时生成的白色沉淀恰好完全消失，5.00g样品中Al2O3的物质的量是多少摩？（写出计算过程）
碱式碳酸铝镁[MgxAly（OH）a（CO3）b•nH2O]可做为塑料填料．为确定某碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：
（3）称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应，生成二氧化碳0.560L（标准状况）．3.390g样品中含CO32-1.5g．
（4）另取100.00g样品在空气中加热，固体质量随温度的变化如图所示（样品在270℃时已完全失去结晶水，600℃以上固体为金属氧化物的混合物）．
①100.00g样品中含结晶水1.475mol．
②100.00g样品中OH-的物质的量是多少？（写出计算过程）
③通过计算推测该碱式碳酸铝镁的化学式．
分析 （1）根据元素守恒可知有水参加反应，其反应方程式为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，计算NH3的物质的量，根据氮元素守恒可知5g样品中含有AlN的物质的量，根据m=nM计算AlN的质量，再根据质量分数定义计算；
（2）已知氨气的物质的量，根据原子守恒得到AlN生成的NaAlO2，Al2O3也转化为NaAlO2，根据NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O，NaOH+HCl=NaCl+H2O可知4n（NaAlO2）+n（NaOH）=n（HCl）据此计算；
（3）根据C元素守恒计算；
（4）①样品在270℃时已完全失去结晶水，结晶水的质量=（100.00-73.45）g=26.55g，根据n=$\frac{m}{M}$计算水的物质的量；
②100.00g样品在270～600℃之间，失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O，m（CO2）+m（H2O）=73.45-37.02=36.43g，根据质量分数不变计算100.00g该物质分解生成二氧化碳质量，从而计算氢氧根离子生成水的质量，从而计算氢氧根离子的物质的量；
③根据电荷守恒、质量守恒计算x、y，从而确定化学式．
解答 解：（1）由于AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2、并放出NH3，根据元素守恒可知有水参加反应，其反应方程式为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，
生成NH3的物质的量为$\frac{1.68L}{22.4L/mol}$=0.075mo，根据氮元素守恒可知5g样品中含有AlN的物质的量为0.075mol，质量为0.075mol×41g/mol=3.075g，
该样品中的AlN的质量分数为$\frac{3.075g}{5g}$×100%=61.5%，
故答案为：61.5%；
（2）已知n（NH3）=$\frac{1.68L}{22.4L/mol}$=7.5×10-2mol，由AlN可知生成的n（NaAlO2）=n（NH3），生成n（NaAlO2）=7.5×10-2+2n（Al2O3），
剩余n（NaOH）=25×5×10-3-7.5×10-2-2n（Al2O3）
由反应：NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O，NaOH+HCl=NaCl+H2O可知，
4n（NaAlO2）+n（NaOH）=n（HCl）
则202×10-3L×2mol/L=4×[7.5×10-2+2n（Al2O3）]mol+25×5×10-3mol-7.5×10-2mol-2n（Al2O3）
解得：n（Al2O3）=0.009mol；
答：5.00g样品中Al2O3的物质的量是0.009mol；
（3）称取3.390g样品与足量稀盐酸充分反应，生成二氧化碳0.560L（标准状况），
CO2 ～CO32-
22.4L 60g
0.56L xg
则x=$\frac{60g×0.56L}{22.4L}$=1.5g；
故答案为：1.5；
（4）①样品在270℃时已完全失去结晶水，结晶水的质量=（100.00-73.45）g=26.55g，n（H2O）=$\frac{m}{M}$=$\frac{26.55g}{18g/mol}$=1.475mol，
故答案为：1.475；
②100.00g样品在270～600℃之间，失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O，m（CO2）+m（H2O）=73.45-37.02=36.43g，
其中m（CO2）=$\frac{0.560L}{22.4L/mol}$×44g/mol÷3.39g×100g=32.45g，m（H2O）=36.43-32.45=3.98g，
n（H2O）=$\frac{3.98g}{18g/mol}$=0.2212mol，
根据H原子守恒得n（OH-）=2n（H2O）=0.4424mol，
答：100.00g样品中OH-的物质的量是0.4424mol；
③根据电荷守恒得2x+3y=0.4424×1+2×$\frac{32.45}{44}$，
根据质量守恒得40x+0.5×102y=37.02 II
联合I、II得x=0.7374mol、y=0.1476mol，
x：y：a：b：n=0.7374mol：0.1476mol：0.4424mol：0.7374mol：$\frac{32.45g}{44g/mol}$：1.475mol=5：1：3：5：10，
所以其化学式为Mg5Al（OH）3（CO3）5•10H2O，
答：碱式碳酸铝镁的化学式为Mg5Al（OH）3（CO3）5•10H2O．
点评 本题考查探究物质的组成、化学方程式的计算，侧重考查分析、计算能力，明确各个过程发生的反应是解本题关键，根据物质的性质、物质之间的反应来分析解答，注意结合原子守恒进行分析，明确图象中曲线变化趋势及其含义，题目难度中等．
已知，浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2+，还含有少量的Fe2+、Al3+等其他金属离子．有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见表：
| 离子 | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
| Fe2+ | 7.6 | 9.7 |
| Fe3+ | 2.7 | 3.7 |
| Al3+ | 3.8 | 4.7 |
| Mn2+ | 8.3 | 9.8 |
（1）高温焙烧：在实验室宜选择的主要仪器是坩埚．
（2）写出氧化过程中主要反应的离子方程式：2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O．
（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，并调节溶液pH，pH应调节的范围是4.7≤pH＜8.3．
（4）滤渣的主要成分有硫酸钙、氢氧化铁、氢氧化铝．
（5）工业生产中为了确定需要向浸出液中加入多少MnO2粉，可准确量取10.00mL浸出液用0.02mol/L酸性KMnO4溶液滴定，判断滴定终点的方法是当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液，溶液变紫红色，且半分钟内不褪色．若达滴定终点共消耗10.00mL酸性KMnO4溶液，请计算浸出液中Fe2+浓度是0.1mol/L．
| A． | 等于10mL | B． | 小于10mL | C． | 大于10mL | D． | 等于5mL |
| A． | 水电离的c（H+）：①=②=③=④ | |
| B． | 将②、③溶液混合后，pH=7，消耗溶液的体积③＞② | |
| C． | 等体积的①、②、④溶液分别与足量铝粉反应，生成H2的量：②=④＞① | |
| D． | 向各溶液中加入100mL水后，溶液的pH：③＞④＞①＞② |
| A． | 0.01mol•L-1HA的溶液中c（H+）=1×10-4 mol•L-1 | |
| B． | PH=3的HA溶液与PH=11的NaOH溶液等体积混合后所得溶液中c（Na+）＞c（A-）＞c（OH-）＞c（H+） | |
| C． | 浓度均为0.1 mol•L-1的HA溶液和NaA溶液等体积混合后所得溶液显酸性，则c（OH-）-c（H+）＜c（HA）-c（A-） | |
| D． | PH=3的HA溶液与PH=11的NaOH溶液按体积比1：10混合后所得溶液中c（OH-）+c（A-）=c（H+）+c（Na+） |
| A． | 次氯酸的结构式：H-Cl-O | B． | 中子数为1的氢原子：${\;}_{1}^{1}$H | ||
| C． | 甲基的电子式： | D． | CO2的比例模型： |