Question

氧化铝(Al₂O₃) 和氮化硅（Si₃N₄）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。
（1）Al与NaOH溶液反应的离子方程式为                                    。
（2）下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是           （填序号）。
a．测定镁和铝的导电性强弱
b．测定等物质的量浓度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1 mol/LAlCl₃和0.1 mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液
（3）铝热法是常用的金属冶炼方法之一。
已知：4Al (s)+3O₂(g) =2Al₂O₃(s)   ΔH₁ =" -3352" kJ/mol
Mn(s)+ O₂(g) =MnO₂ (s)    ΔH₂ =" -521" kJ/mol
Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式是                            。
（4）氮化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，其反应方程式为                                          。
（5）工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl₄(g) + 2N₂(g) + 6H₂(g)Si₃N₄(s) + 12HCl(g)  △H＜0  
某温度和压强条件下，分别将0.3mol SiCl₄(g)、0.2mol N₂(g)、0.6mol H₂(g)充入2L密闭容器内，进行上述反应，5min达到平衡状态，所得Si₃N₄(s)的质量是5.60g。
①H₂的平均反应速率是         mol／(L·min)。
②若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) =" 3" : 2 : 6的投料配比，向上述容器不断扩大加料，SiCl₄(g)的转化率应     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（6）298K时，K_sp[Ce(OH)₄]＝1×10^—29。Ce(OH)₄的溶度积表达式为K_sp＝              。
为了使溶液中Ce^4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c(Ce⁴⁺)小于1×10^－5mol·L^－1，需调节pH为     以上。

Answer 1

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

试题分析：（1）Al与NaOH、H₂O反应生成Na[Al(OH)₄]和H₂，离子方程式为：2Al +2OH^－+6H₂O = 2[Al(OH)₄]^－ + 3H₂↑
（2）a、导电性与金属性强弱无关，错误；b、物质的量浓度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液中，Al³⁺与Mg²⁺浓度不相等，不能根据水解后溶液的pH判断金属性强弱，错误；c、向0.1 mol/LAlCl₃中加过量NaOH溶液，先生成白色沉淀，然后逐渐溶解，说明Al(OH)₃呈两性，向0.1 mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液，生成白色沉淀，Mg(OH)₂的碱性大于Al(OH)₃，则Mg的金属性大于Al，正确。
（3）先写出Al与MnO₂反应的化学方程式并注明状态，4Al (s)+ 3MnO₂ (s) ＝ 3Mn(s) +2Al₂O₃(s)，然后根据盖斯定律求算焓变，?H=?H₁-3?H₂=-3352 kJ?mol?¹+3×521 kJ?mol?¹="–1789" kJ?mol?¹，可写出热化学方程式。
（4）氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，根据元素守恒，铵盐为NH₄F，配平可得化学方程式：Si₃N₄ +16HF = 3SiF₄ + 4NH₄F
（5）①所得Si₃N₄(s)的物质的量为：5.60g÷140g/mol=0.04mol，则v（H₂）=6×0.04mol÷2L÷5min=0.024 mol／(L·min)。
②因为正反应方向气体的系数减小，若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) =" 3" : 2 : 6的投料配比，向上述容器不断扩大加料，容器内压强不断增大，SiCl₄(g)的转化率减小。
（6）根据溶度积的定义，Ce(OH)₄的溶度积表达式为K_sp＝c(Ce⁴⁺)?[c(OH^－)]⁴；c(Ce⁴⁺)等于1×10^－5mol·L^－1，带入K_sp表达式，1×10^－5?[c(OH^－)]⁴=1×10^—29，可得c(OH?)= 1×10^—6，则pH=8._sp表达式及计算。