Question

铝及其化合物在生产生活中的应用广泛。
（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）氯离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，进行如下操作：
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，气体依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

（1）Al₄C₃+12HCl=3CH₄+4AlCl₃    6.72（0.1molAl₄C₃生成0.3mol甲烷）
（2）30.016  CO和CO₂ 3.84（十字交叉法求得CO 0.28mol CO₂  0.04mol）
（3）Mg₂Al(OH)₆·3H₂O
（4）

试题分析：（1）Al₄C₃与盐酸反应产物之一是含氢量最高的烃，可该烃是甲烷，根据水解原理可知化学方程式是：Al₄C₃+12HCl=3CH₄+4AlCl₃；14.4g Al₄C₃物质的量为0.1mol，生成0.3mol甲烷，体积6.72L。
（2）由气体的密度为1.34g/L乘以22.4可得气体的摩尔质量为30.016g/mol，该气体的成分是CO和CO₂ ，不可能为氧气和CO₂，因为两都的相对分子质量都比30.016大 。运用十字交叉法求得CO 0.28mol CO₂  0.04mol，根据碳原子守恒，该样品中含杂质碳0.32mol。求得质量为3.84g。
（3）①取26.65g样品，在高温下使其充分分解，将金属氧化物在无色火焰上灼烧，火焰仍无色。说明没有钠元素。得到金属氧化物为氧化镁和氧化铝，气体是氯化氢和水，气体依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（水为0.55mol）和3.65g（氯化氢为0.1mol）；
②最终得到11.6g白色沉淀是氢氧化镁，物质的量为0.2mol。

（4）“部分氯离子会被碳酸根离子代替”，由化合价守恒或称电荷守恒,2个氯离子取代一个碳酸根离子。设被替换的Cl2x mol，则CO3^2- x mol。
发现：消耗Cl0.132 mol，而26.65 g固体本身只有0.1 mol，即固体中只有0.1 mol Cl ，明显不符合题意。也就是说就算Cl全部转化为碳酸根，都无法得到25.925 g固体。设1 mol该化合物吸收a mol CO₂，则消耗a mol H₂O，替换2a mol Cl 。即该化合物的化学式：