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0.1 mol/LAlCl₃和0.1 mol/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)   ΔH₁ =" -3352" kJ/mol
Mn(s)+ O₂(g) =MnO₂ (s)    ΔH₂ =" -521" kJ/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)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Ce^4＋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

（1）2Al +2OH^－+6H₂O = 2[Al(OH)₄]^－ + 3H₂↑  （2分）
（2）c  （2分）   
（3）4Al (s)+ 3MnO₂ (s) ＝ 3Mn(s) +2Al₂O₃(s)   ΔH＝–1789 kJ/mol（3分）
（4）Si₃N₄ +16HF = 3SiF₄ + 4NH₄F   （2分）
（5）①0.024 （3分）     ②減小 （2分）     
（6）c(Ce⁴⁺)?[c(OH^－)]⁴  （2分） ；  8 （2分）

試題分析：（1）Al與NaOH、H₂O反應(yīng)生成Na[Al(OH)₄]和H₂，離子方程式為：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)，錯(cuò)誤；b、物質(zhì)的量濃度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液中，Al³⁺與Mg²⁺濃度不相等，不能根據(jù)水解后溶液的pH判斷金屬性強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；c、向0.1 mol/LAlCl₃中加過(guò)量NaOH溶液，先生成白色沉淀，然后逐漸溶解，說(shuō)明Al(OH)₃呈兩性，向0.1 mol/L MgCl₂中加過(guò)量NaOH溶液，生成白色沉淀，Mg(OH)₂的堿性大于Al(OH)₃，則Mg的金屬性大于Al，正確。
（3）先寫(xiě)出Al與MnO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式并注明狀態(tài)，4Al (s)+ 3MnO₂ (s) ＝ 3Mn(s) +2Al₂O₃(s)，然后根據(jù)蓋斯定律求算焓變，?H=?H₁-3?H₂=-3352 kJ?mol?¹+3×521 kJ?mol?¹="–1789" kJ?mol?¹，可寫(xiě)出熱化學(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，根據(jù)元素守恒，銨鹽為NH₄F，配平可得化學(xué)方程式：Si₃N₄ +16HF = 3SiF₄ + 4NH₄F
（5）①所得Si₃N₄(s)的物質(zhì)的量為：5.60g÷140g/mol=0.04mol，則v（H₂）=6×0.04mol÷2L÷5min=0.024 mol／(L·min)。
②因?yàn)檎�反�?yīng)方向氣體的系數(shù)減小，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，容器內(nèi)壓強(qiáng)不斷增大，SiCl₄(g)的轉(zhuǎn)化率減小。
（6）根據(jù)溶度積的定義，Ce(OH)₄的溶度積表達(dá)式為K_sp＝c(Ce⁴⁺)?[c(OH^－)]⁴；c(Ce⁴⁺)等于1×10^－5mol·L^－1，帶入K_sp表達(dá)式，1×10^－5?[c(OH^－)]⁴=1×10^—29，可得c(OH?)= 1×10^—6，則pH=8._sp表達(dá)式及計(jì)算。