Question

氧化铝(Al₂O₃) 和氮化硅（Si₃N₄）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。

（1）Al与NaOH溶液反应的离子方程式为                                     。

（2）下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是            （填序号）。

a．测定镁和铝的导电性强弱

b．测定等物质的量浓度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液的pH

c．向0.1 mol/LAlCl₃和0.1 mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液

（3）铝热法是常用的金属冶炼方法之一。

已知：4Al (s)+3O₂(g) =2Al₂O₃(s)    ΔH₁ = -3352 kJ/mol

Mn(s)+ O₂(g) =MnO₂ (s)     ΔH₂ = -521 kJ/mol

Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式是                             。

（4）氮化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，其反应方程式为                                           。

（5）工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl₄(g) + 2N₂(g) + 6H₂(g) Si₃N₄(s) + 12HCl(g)   △H＜0  

某温度和压强条件下，分别将0.3mol SiCl₄(g)、0.2mol N₂(g)、0.6mol H₂(g)充入2L密闭容器内，进行上述反应，5min达到平衡状态，所得Si₃N₄(s)的质量是5.60g。

①H₂的平均反应速率是         mol／(L·min)。

②若按n(SiCl₄) : n(N₂) : n(H₂) = 3 : 2 : 6的投料配比，向上述容器不断扩大加料，SiCl₄(g)的转化率应      （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（6）298K时，K_sp[Ce(OH)₄]＝1×10^—29。Ce(OH)₄的溶度积表达式为K_sp＝               。

为了使溶液中Ce^4＋沉淀完全，即残留在溶液中的c(Ce⁴⁺)小于1×10^－5mol·L^－1，需调节pH为      以上。

Answer

（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减小 （2分）

（6）c(Ce4+)•[c(OH－)]4 （2分） ； 8 （2分）

【解析】

试题分析：（1）Al与NaOH、H2O反应生成Na[Al(OH)4]和H2，离子方程式为：2Al +2OH－+6H2O = 2 [Al(OH)4]－ + 3H2↑

（2）a、导电性与金属性强弱无关，错误；b、物质的量浓度的Al2(SO4)3和MgSO4溶液中，Al3+与Mg2+浓度不相等，不能根据水解后溶液的pH判断金属性强弱，错误；c、向0.1 mol/LAlCl3中加过量NaOH溶液，先生成白色沉淀，然后逐渐溶解，说明Al(OH)3呈两性，向0.1 mol/L MgCl2中加过量NaOH溶液，生成白色沉淀，Mg(OH)2的碱性大于Al(OH)3，则Mg的金属性大于Al，正确。

（3）先写出Al与MnO2反应的化学方程式并注明状态，4Al (s)+ 3MnO2 (s) ＝ 3Mn(s) +2Al2O3(s)，然后根据盖斯定律求算焓变，∆H=∆H1-3∆H2=-3352 kJ•mol‾1+3×521 kJ•mol‾1=–1789 kJ•mol‾1，可写出热化学方程式。

（4）氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，根据元素守恒，铵盐为NH4F，配平可得化学方程式：Si3N4 +16HF = 3SiF4 + 4NH4F

（5）①所得Si3N4(s)的物质的量为：5.60g÷140g/mol=0.04mol，则v（H2）=6×0.04mol÷2L÷5min=0.024 mol／(L·min)。

②因为正反应方向气体的系数减小，若按n(SiCl4) : n(N2) : n(H2) = 3 : 2 : 6的投料配比，向上述容器不断扩大加料，容器内压强不断增大，SiCl4(g)的转化率减小。

（6）根据溶度积的定义，Ce(OH)4的溶度积表达式为Ksp＝c(Ce4+)•[c(OH－)]4；c(Ce4+)等于1×10－5mol·L－1，带入Ksp表达式，1×10－5•[c(OH－)]4=1×10—29，可得c(OH‾)= 1×10—6，则pH=8.

考点：本题考查化学方程式与离子方程式的书写、金属性的判断、热化学方程式的书写、化学反应速率的计算、 Ksp表达式及计算。