Question

2．氮化鋁（AlN）是一種人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在溫度高于1500℃時，通過碳熱還原法制得．實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，該碳熱還原反應(yīng)分兩步進(jìn)行：①Al₂O₃在碳的還原作用下生成鋁的氣態(tài)低價氧化物X（X中Al與O的質(zhì)量比為6.75：2）；②在碳存在下，X與N₂反應(yīng)生成AlN．請回答：
（1）X的化學(xué)式為Al₂O．
（2）碳熱還原制備氮化鋁的總反應(yīng)化學(xué)方程式為：Al₂O₃（s）+3C（s）+N₂（g）2AlN（s）+3CO（g）
①在溫度、容積恒定的反應(yīng)體系中，CO濃度隨時間的變化關(guān)系如圖曲線甲所示．下列說法不正確的是CD．
A．從a、b兩點(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率
B．c點(diǎn)切線的斜率表示該化學(xué)反應(yīng)在t時刻的瞬時速率
C．在不同時刻都存在關(guān)系：v（N₂）=3v（CO）
D．維持溫度、容積不變，若減少N₂的物質(zhì)的量進(jìn)行反應(yīng)，曲線甲將轉(zhuǎn)變?yōu)榍�線乙
②一定溫度下，在壓強(qiáng)為p的反應(yīng)體系中，平衡時N₂的轉(zhuǎn)化率為α，CO的物質(zhì)的量濃度為c；若溫度不變，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)減小為0.5p，則N₂的平衡轉(zhuǎn)化率將＞α （填“＜”、“=”或“＞”），平衡時CO的物質(zhì)的量濃度B．
A．小于0.5c　 B．大于0.5c，小于c       C．等于c　　D．大于c
③該反應(yīng)只有在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，則隨著溫度升高，反應(yīng)物Al₂O₃的平衡轉(zhuǎn)化率將增大（填“增大”、“不變”或“減小”），理由是該反應(yīng)在高溫下自發(fā)，且△S＞0，所在△H＞0，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正方向移動．
（3）在氮化鋁中加入氫氧化鈉溶液，加熱，吸收產(chǎn)生的氨氣，進(jìn)一步通過酸堿滴定法可以測定氮化鋁產(chǎn)品中氮的含量．寫出上述過程中氮化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)X中Al與O的質(zhì)量比為6.75：2計(jì)算物質(zhì)的量之比得到化學(xué)式；
（2）①A、圖象中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化，反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化；
B、c點(diǎn)處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間為瞬時速率；
C、化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比分析；
D、維持溫度、容積不變，若減少N₂的物質(zhì)的量進(jìn)行反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行，達(dá)到新的平衡狀態(tài)；
②若溫度不變，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)減小為0.5p，平衡向氣體體積增大的方向進(jìn)行，平衡正向進(jìn)行；
③該反應(yīng)只有在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，結(jié)合反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0分析；
（3）根據(jù)題目信息：AlN溶于強(qiáng)堿溶液時會生成NH₃來書寫方程式．

解答 解：（1）X中Al與O的質(zhì)量比為6.75：2計(jì)算物質(zhì)的量之比=$\frac{6.75}{27}$：$\frac{2}{16}$=0.25：0.125=2：1，化學(xué)式為：Al₂O，
故答案為：Al₂O；
（2）①A、圖象中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化，反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化計(jì)算得到，從a、b兩點(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率，故A正確；
B、c點(diǎn)處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間，為一氧化碳的瞬時速率，故B正確；
C、化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比分析，3v（N₂）=v（CO），故C錯誤；
D、維持溫度、容積不變，若減少N₂的物質(zhì)的量進(jìn)行反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行，達(dá)到新的平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)不同，故D錯誤；
故答案為：CD；
②若溫度不變，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)減小為0.5p，平衡向氣體體積增大的方向進(jìn)行，平衡正向進(jìn)行，N₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大，平衡時CO的物質(zhì)的量濃度增大，CO的物質(zhì)的量濃度大于0.5c，小于c，故選B，
故答案為：＞；B；
③Al₂O₃（s）+3C（s）+N₂（g）?2AlN（s）+3CO（g），反應(yīng)的熵變大于0，該反應(yīng)只有在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，則△H＞0，溫度升高平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)物Al₂O₃的平衡轉(zhuǎn)化率將增大，
故答案為：增大；該反應(yīng)在高溫下自發(fā)，且△S＞0，所在△H＞0，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正方向移動；
（3）根據(jù)題目信息：AlN溶于強(qiáng)堿溶液時會生成NH₃，化學(xué)方程式為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，故答案為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析判斷，化學(xué)方程式書寫方法，主要是圖象分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．