Question

鋁及其化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛．
（1）Al₄C₃用于冶金及催化劑．與鹽酸反應(yīng)（產(chǎn)物之一是含氫量最高的烴）的化學(xué)方程式是：

 

；14.4g Al₄C₃與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（2）AlN用于電子儀器．AlN中常混有少量碳，將一定量含雜質(zhì)碳的AlN樣品置于密閉反應(yīng)器中，通入4.032L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下的）O₂，在高溫下充分反應(yīng)后測(cè)得氣體的密度為1.34g/L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，AlN不跟O₂反應(yīng)），則所得氣體的摩爾質(zhì)量為

 

g/mol，該氣體的成分是

 

（寫(xiě)化學(xué)式），該樣品中含雜質(zhì)碳

 

g．
（3）氯李子插層鎂鋁水滑石是一種新型的離子交換材料．制備這種水滑石的過(guò)程是：MgCl₂、AlCl₃、NaOH、NaCl溶液，按一定比例混合，在65℃充分反應(yīng)后，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到該水滑石．為確定該水滑石的成分，進(jìn)行下列操作：①取26.65g樣品，在高溫下使其充分分解，得到金屬氧化物和氣體，氣體一次通過(guò)足量的濃硫酸和濃氫氧化鈉溶液，這兩種液體分別增重9.9g和3.65g；將金屬氧化物在無(wú)色火焰上灼燒，火焰仍無(wú)色．②另取26.65g樣品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至過(guò)量，最終得到11.6g白色沉淀．通過(guò)計(jì)算確定氯離子插層鎂鋁水滑石的化學(xué)式．
（4）氯離子插層鎂鋁水滑石在空氣中放置，緩慢與CO₂反應(yīng)，部分氯離子會(huì)被碳酸根離子代替．26.65g樣品在空氣中放置一段時(shí)間后質(zhì)量變?yōu)?5.925g，則碳酸根離子代替部分氯離子的水滑石的化學(xué)式是

 

，此過(guò)程的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）含氫量最高的烴為甲烷，則Al₄C₃與鹽酸反應(yīng)生成甲烷和氯化鋁；結(jié)合方程式計(jì)算；
（2）反應(yīng)產(chǎn)物可能CO₂、CO或CO₂和CO、CO₂和O₂的混合氣體，根據(jù)氣體產(chǎn)物的密度可計(jì)算出氣體產(chǎn)物的平均相對(duì)分子質(zhì)量為30，所以生成氣體必定是CO₂和CO混合氣體．設(shè)混合氣體中含有CO₂xmol，CO ymol，根據(jù)氧原子守恒和平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算，列放出計(jì)算x、y的值，樣品中n（C）=（x+y）mol，據(jù)此計(jì)算樣品中碳的質(zhì)量；
（3）①取26.65g樣品，在高溫下使其充分分解，得到金屬氧化物和氣體，氣體應(yīng)為H₂O和HCl，氣體一次通過(guò)足量的濃硫酸和濃氫氧化鈉溶液，這兩種液體分別增重9.9g和3.65g，則m（H₂O）=9.9g，m（HCl）=3.65g；將金屬氧化物在無(wú)色火焰上灼燒，火焰仍無(wú)色，說(shuō)明不含鈉元素，②另取26.65g樣品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至過(guò)量，最終得到11.6g白色沉淀，該沉淀為Mg（OH）₂；
（4）設(shè)1mol該化合物吸收amolCO₂，則消耗amol水，替換2amol氯離子，即該化合物的化學(xué)式：Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_1-2aCl?（3-a）H₂O，結(jié)合質(zhì)量守恒計(jì)算．

解答：解：（1）Al₄C₃與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al₄C₃+12HCl═4AlCl₃+3CH₄↑，n（Al₄C₃）=

14.4g

144g/mol

=0.1mol，由方程式可知生成0.3molCH₄，
則V（CH₄）=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：Al₄C₃+12HCl═4AlCl₃+3CH₄↑；6.72；
（2）在高溫下充分反應(yīng)后測(cè)得氣體的密度為1.34g/L則M=1.34g/L×22.4L/mol=30g/mol，
所以生成氣體必定是CO₂和CO混合氣體．設(shè)混合氣體中含有CO₂xmol，CO ymol，根據(jù)氧原子守恒有2x+y=

4.034L

22.4L/mol

×2=0.36…①，
根據(jù)平均相對(duì)分子質(zhì)量有44x+28y=30（x+y）…②，
聯(lián)立方程解得：x=0.04，y=0.28．所以樣品中C的質(zhì)量為：（0.04+0.28）×12=3.84g，
故答案為：30；CO₂和CO；3.84；
（3）氣體一次通過(guò)足量的濃硫酸和濃氫氧化鈉溶液，這兩種液體分別增重9.9g和3.65g，則m（H₂O）=9.9g，m（HCl）=3.65g，
則n（H₂O）=0.55mol，n（HCl）=0.1mol，
設(shè)氯離子插層鎂鋁水滑石的化學(xué)式為Mg_xAl_yH_zO_wCl_p，
另取26.65g樣品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至過(guò)量，最終得到11.6g白色沉淀，該沉淀為Mg（OH）₂，
則m（MgO）=

11.6g

58g/mol

×40g/mol=8g，n（MgO）=

8g

40g/mol

=0.2mol，
根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知m（Al₂O₃）=（26.65-9.9-3.65-8）g=5.1g，
n（Al₂O₃）=

5.1g

102g/mol

=0.05mol，
則n（Mg）=0.2mol，n（Al）=0.1mol，n（H）=0.55mol×2+0.1mol=1.2mol，n（O）=0.55mol+0.2mol+0.05mol×3=0.9mol，n（Cl）=0.1mol，
則x：y：z：w：p=2：1：12：9：1，
所以氯離子插層鎂鋁水滑石的化學(xué)式為Mg₂AlH₁₂O₉Cl，可寫(xiě)為Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O，
答：氯離子插層鎂鋁水滑石的化學(xué)式為Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O；
（4）設(shè)1mol該化合物吸收amolCO₂，則消耗amol水，替換2amol氯離子，即該化合物的化學(xué)式：Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_1-2aCl?（3-a）H₂O，
這個(gè)固體也是0.1mol，則M=25.925g/mol，
解得a=0.25，
即所得化合物的化學(xué)式為Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O，
化學(xué)方程式為：4Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O+CO₂=4Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O+2HCl，
故答案為：Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O；4Mg₂Al（OH）₆Cl?3H₂O+CO₂=4Mg₂Al（OH）₆（CO₃）_0.5Cl?2.75H₂O+2HCl．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物以及化學(xué)方程式的計(jì)算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，注意結(jié)合質(zhì)量守恒計(jì)算該題，難度較大．