Question

氧化鋁（Al₂O₃） 和氮化硅（Si₃N₄）是優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，在工業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有重要用途．
（1）Al與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（2）下列實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙容^鎂和鋁的金屬性強(qiáng)弱的是

 

（填序號(hào)）．
a．測(cè)定鎂和鋁的導(dǎo)電性強(qiáng)弱
b．測(cè)定等物質(zhì)的量濃度的Al₂（SO₄）₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1mol/L AlCl₃和0.1mol/L MgCl₂中加過(guò)量NaOH溶液
（3）鋁熱法是常用的金屬冶煉方法之一．
已知：4Al （s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H₁=-3352kJ/mol
Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H₂=-521kJ/mol Al與MnO₂反應(yīng)冶煉金屬M(fèi)n的熱化學(xué)方程式是

 

．
（4）氮化硅抗腐蝕能力很強(qiáng)，但易被氫氟酸腐蝕，氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和一種銨鹽，其反應(yīng)方程式為

 

．
（5）工業(yè)上用化學(xué)氣相沉積法制備氮化硅，其反應(yīng)如下：
3SiCl₄（g）+2N₂（g）+6H₂（g）

高溫  .

Si₃N₄（s）+12HCl（g）△H＜0
某溫度和壓強(qiáng)條件下，分別將0.3mol SiCl₄（g）、0.2mol N₂（g）、0.6mol H₂（g）充入2L密閉容器內(nèi)，進(jìn)行上述反應(yīng)，5min達(dá)到平衡狀態(tài)，所得Si₃N₄（s）的質(zhì)量是5.60g．
①H₂的平均反應(yīng)速率是

 

 mol/（L?min）．
②若按n（SiCl₄）：n（N₂）：n（H₂）=3：2：6的投料配比，向上述容器不斷擴(kuò)大加料，SiCl₄（g）的轉(zhuǎn)化率應(yīng)

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（6）298K時(shí)，K_sp[Ce（OH）₄]=1×10^-29．Ce（OH）₄的溶度積表達(dá)式為K_sp=

 

．
為了使溶液中Ce⁴⁺沉淀完全，即殘留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^-5mol?L^-1，需調(diào)節(jié)pH為

 

以上．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的影響因素,鋁的化學(xué)性質(zhì)

專題：化學(xué)平衡專題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）鋁與NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）金屬的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)，金屬的金屬性越強(qiáng)；
（3）①4Al （s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H₁=-3352kJ/mol
②Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H₂=-521kJ/mol，
由蓋斯定律可知，①-②×3可得Al與MnO₂反應(yīng)冶煉金屬M(fèi)n的熱化學(xué)方程式；
（4）氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和一種銨鹽，由元素守恒可知，銨鹽為NH₄F；
（5）①5min達(dá)到平衡狀態(tài)，所得Si₃N₄（s）的質(zhì)量是5.60g，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算5.60gSi₃N₄的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計(jì)算參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量，利用v=

△c

△t

計(jì)算v（H₂）；
②按n（SiCl₄）：n（N₂）：n（H₂）=3：2：6的投料配比，向上述容器不斷擴(kuò)大加料，等效為增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)；
（6）Ce（OH）₄?Ce⁴⁺+4OH^-，使溶液中Ce⁴⁺沉淀完全，即殘留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^-5mol?L^-1，結(jié)合Ksp計(jì)算c（OH^-），然后計(jì)算pH．

解答： 解：（1）鋁與NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，該離子反應(yīng)為2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（2）a．導(dǎo)電性與金屬性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，不能比較金屬性，故不選；
b．等物質(zhì)的量濃度的Al₂（SO₄）₃和MgSO₄溶液，金屬離子的濃度不相等，不能比較金屬性強(qiáng)弱，故不選；
c．金屬的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)，金屬的金屬性越強(qiáng)，氯化鎂和氯化鋁分別與氫氧化鈉反應(yīng)分別生成氫氧化鎂沉淀和氫氧化鋁沉淀，但氫氧化鋁能溶于過(guò)量的氫氧化鈉溶液中，但氫氧化鎂不能溶于氫氧化鈉溶液中，說(shuō)明氫氧化鎂的堿性比氫氧化鋁的堿性強(qiáng)，所以鎂的金屬性比鋁強(qiáng)，故c選；
故答案為：c； 
（3）①4Al （s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H₁=-3352kJ/mol
②Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H₂=-521kJ/mol，
由蓋斯定律可知，①-②×3可得Al與MnO₂反應(yīng)冶煉金屬M(fèi)n的熱化學(xué)方程式為4Al（s）+3MnO₂ （s）=3Mn（s）+2Al₂O₃（s）△H=-1789 kJ/mol，
故答案為：4Al（s）+3MnO₂ （s）=3Mn（s）+2Al₂O₃（s）△H=-1789 kJ/mol；
（4）氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和一種銨鹽，由元素守恒可知，銨鹽為NH₄F，該反應(yīng)為Si₃N₄+16HF=3SiF₄+4NH₄F，故答案為：Si₃N₄+16HF=3SiF₄+4NH₄F；
（5）①5.60gSi₃N₄的物質(zhì)的量為

5.6g

140g/mol

=0.04mol，根據(jù)方程式可知參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.04mol×6=0.24mol，故v（H₂）=

0.24mol 2L

5min

=0.024mol/（L?min），故答案為：0.024；
②按n（SiCl₄）：n（N₂）：n（H₂）=3：2：6的投料配比，向上述容器不斷擴(kuò)大加料，與原平衡投料配比相同，等效為增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，SiCl₄（g）的轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：減�。�
（6）Ce（OH）₄?Ce⁴⁺+4OH^-，則Ksp=c（Ce⁴⁺）?[c（OH^-）]⁴，使溶液中Ce⁴⁺沉淀完全，即殘留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^-5mol?L^-1，c（OH^-）=

4	1×10-29 1×10-5

=10^-6mol/L，所以c（H⁺）=10^-8mol/L，即pH=8以上，故答案為：c（Ce⁴⁺）?[c（OH^-）]⁴；8．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及平衡計(jì)算、溶度積計(jì)算、反應(yīng)速率計(jì)算、熱化學(xué)反應(yīng)計(jì)算、金屬性的比較及化學(xué)用語(yǔ)等，側(cè)重分析能力及計(jì)算能力、知識(shí)綜合應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．