Question

19．氧化鋁在工業(yè)上有著廣泛的應用．
（1）制取凈水劑氯化鋁．其原理為：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\stackrel{高溫}{→}$2AlCl₃+3CO．25.5g 氧化鋁、3.6g 碳、4.48L（標準狀態(tài)）氯氣混合后在高溫下反應，理論上可得氯化鋁17.8克．
（2）向100g氫氧化鈉溶液中加入10g 氧化鋁，充分反應后，剩余固體4.9克．測得所得溶液的密度為1.051g/cm³．則所得溶液的物質的量濃度為1mol/L．
（3）超細氮化鋁粉末被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產等領域．其制取原理為：Al₂O₃+N₂+3C$\stackrel{高溫}{→}$  2AlN+3CO．由于反應不完全，氮化鋁產品中往往含有炭和氧化鋁雜質．取10g  Al₂O₃進行反應，向反應后的固體中加入過量的NaOH濃溶液，AlN跟NaOH溶液反應生成NaAlO₂，并得到氨氣3.36L（標準狀況），則該反應中Al₂O₃的轉化率為0.765．（用小數(shù)表示，保留2位小數(shù)）
（4）取6.9g 含鋁化合物X放入100mL水中完全溶解，溶液呈弱酸性．取出10mL加入過量鹽酸，無氣泡，再加入過量氯化鋇有白色沉淀0.932g．另取10mL樣品，用慢慢滴加氨水至過量，最多可得到0.156g沉淀，若改用氫氧化鈉溶液直至過量，可收集到44.8mL的氣體（標準狀況），求化合物X的化學式．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）先進行過量計算，根據不足量的物質計算生成氯化鋁的質量；
（2）氧化鋁有剩余，說明氫氧化鈉完全反應，參加反應的氧化鋁為10g-4.9g=5.1g，溶液質量為105.1g，根據Al原子守恒計算NaAlO₂物質的量，根據V=$\frac{m}{ρ}$計算溶液體積，再根據c=$\frac{n}{V}$計算溶液物質的量濃度；
（3）根據N原子守恒計算AlN的物質的量，再根據Al原子守恒計算參加反應Al₂O₃的質量，進而計算Al₂O₃的轉化率；
（4）取出10mL溶液，加入過量鹽酸，無氣泡，再加入過量氯化鋇有白色沉淀0.932g，說明含有SO₄^2-；另取10mL樣品，用慢慢滴加氨水至過量，最多可得到0.156g沉淀，沉淀為Al（OH）₃，若改用氫氧化鈉溶液直至過量，可收集到44.8mL的氣體（標準狀況），說明含有NH₄⁺，計算硫酸鋇、氫氧化鋇、氨氣物質的量確定NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-的物質的量之比，再根據質量判斷是否含有結晶水，進而確定化學式．

解答 解：（1）25.5g 氧化鋁為$\frac{25.5g}{102g/mol}$=0.25mol，3.6g 碳為$\frac{3.6g}{12g/mol}$=0.3mol，4.48L（標準狀態(tài)）氯氣為$\frac{4.48L}{22.4mol/L}$=0.2mol，若0.2mol完全反應，則：
       Al₂O₃+3  C+3  Cl₂$\stackrel{高溫}{→}$2AlCl₃+3CO
 0.067mol  0.2mol   0.2mol
氯氣不足，故生成氯化鋁為0.2mol×$\frac{2}{3}$×133.5g/mol=17.8g，
故答案為：17.8；
（2）氧化鋁有剩余，說明氫氧化鈉完全反應，參加反應的氧化鋁為10g-4.9g=5.1g，溶液質量為100g+5.1g=105.1g，根據Al原子守恒，NaAlO₂物質的量=$\frac{5.1g}{102g/mol}$×2=0.1mol，溶液體積V=$\frac{105.1g}{1051g/L}$=0.1L，所得溶液物質的量濃度為$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，
故答案為：1mol/L；
（3）生成氨氣物質的量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，根據N原子守恒，生成AlN的物質的量為0.15mol，根據Al原子守恒，可知參加反應Al₂O₃的質量為0.15mol×$\frac{1}{2}$×102g/mol=7.65g，則Al₂O₃的轉化率為$\frac{7.65g}{10g}$=0.765，
故答案為：0.765；
（4）取出10mL溶液，加入過量鹽酸，無氣泡，再加入過量氯化鋇有白色沉淀0.932g，說明含有SO₄^2-，則n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{0.932g}{233g/mol}$=0.004mol；
另取10mL樣品，用慢慢滴加氨水至過量，最多可得到0.156g沉淀，沉淀為Al（OH）₃，n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=$\frac{0.156g}{78g/mol}$=0.002mol，若改用氫氧化鈉溶液直至過量，可收集到44.8mL的氣體（標準狀況），說明含有NH₄⁺，則n（NH₄⁺）=n（NH₃）=$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.002mol，10mL溶液中NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-的總質量為0.004mol×96g/mol+0.002mol×27g/mol+0.002mol×18g/mol=0.474g＜$\frac{6.9g}{10}$=0.69g，故還含有結晶水，含有結晶水的物質的量為$\frac{0.69g-0.474g}{18g/mol}$=0.012mol，
則n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.002：0.002：0.004：0.12=1：1：2：6，故化合物X的化學式為：NH₄Al（SO₄）₂•6H₂O，
答：化合物X的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•6H₂O．

點評 本題考查化學計算，側重考查學生分析計算能力，是對學生綜合能力的考查，難度較大．