Question

【题目】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___________。

（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―________g。

（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）。

（i）100.00g样品中含结晶水_______mol。

（ii）100.00g样品中OH―的物质的量是多少_______？（写出计算过程）

（iii）通过计算推测该碱式碳酸铝镁的化学式_______。

Answer 1

【答案】0.615 0.009mol 1.5 1.475 0.4424mol Mg5Al (OH) 3(CO3)510H2O

【解析】

(1)由题意可知，AlN和Al2O3均能和NaOH反应，但是，只有AlN和NaOH反应放出NH3，据此计算；

(2)滤液中加盐酸，先产生沉淀，继续滴加盐酸，沉淀逐渐溶解，发生的两个反应：HCl+NaOH=NaCl+H2O，NaAlO2+4HCl=AlCl3+2H2O+NaCl，NaOH为（1）中未反应的部分，此时溶液中溶质有两种：AlCl3和NaCl，根据原子守恒进行计算；

(3) 二氧化碳来源于碳酸根离子，根据C原子守恒计算n（CO32-）,根据m=nM计算碳酸根离子质量；

（4）（i）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=计算水的物质的量；

（ii）100.00g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；

（iii）根据电荷守恒、质量守恒计算x、y，从而确定化学式。

（1）AlN + H2O + NaOH→ NaAlO2 + NH3↑，该反应产生NH3的物质的量=，

AlN + H2O + NaOH→ NaAlO2 + NH3↑

0.075mol 0.075mol

所以AlN的质量=0.075mol41g·mol-1=3.075g，所以AlN的质量分数=；故答案为：0.615；

（2）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，溶液中溶质有两种：AlCl3和NaCl，设AlCl3的物质的量为x，NaCl的物质的量为y，根据Na原子守恒可知：y=5mol/L×25ml×10-3=0.125mol，由Cl守恒可知：3x+y=2mol/L×202×10-3L=0.404mol，解得x=0.093mol，所以此时溶液中有0.093molAlCl3，因为AlN物质的量=0.075mol，根据Al守恒可得n(Al2O3)=0.009mol，故答案为：0.009mol；

(3) n（CO2）==0.025mol，二氧化碳来源于碳酸根离子，根据C原子守恒得n（CO32-）=n（CO2）=0.025mol，则m（CO32-）=nM=0.025mol×60g/mol=1.5g，故答案为：1.5；

（2）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）===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n（CO2）=0.56L/22.4mol/L=0.025mol；m（CO2）==32.45g，m（H2O）=36.43-32.45=3.98g，n（H2O）==0.2212mol，根据H原子守恒得n（OH-）=2n（H2O）=0.4424mol，故答案为;0.4424mol；

③根据电荷守恒得2x+3y=0.4424×1+2×……I，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：0.444mol：0.7374mol：：1.475mol=5：1：3：5：10，所以其化学式为Mg5Al (OH) 3(CO3)510H2O，故答案为：Mg5Al (OH)3(CO3)510H2O。