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0.1mol/L AlCl₃和0.1mol/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）△H₁=-3352kJ/mol
Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H₂=-521kJ/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）

高温  .

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Ce⁴⁺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

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,反应速率的定量表示方法,化学平衡的影响因素,铝的化学性质

专题：化学平衡专题,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）铝与NaOH反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）金属的最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属的金属性越强；
（3）①4Al （s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H₁=-3352kJ/mol
②Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H₂=-521kJ/mol，
由盖斯定律可知，①-②×3可得Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式；
（4）氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，由元素守恒可知，铵盐为NH₄F；
（5）①5min达到平衡状态，所得Si₃N₄（s）的质量是5.60g，根据n=

m

M

计算5.60gSi₃N₄的物质的量，根据方程式计算参加反应的氢气的物质的量，利用v=

△c

△t

计算v（H₂）；
②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，等效为增大压强，该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应移动；
（6）Ce（OH）₄?Ce⁴⁺+4OH^-，使溶液中Ce⁴⁺沉淀完全，即残留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^-5mol?L^-1，结合Ksp计算c（OH^-），然后计算pH．

解答： 解：（1）铝与NaOH反应生成偏铝酸钠和氢气，该离子反应为2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，故答案为：2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（2）a．导电性与金属性强弱无关，不能比较金属性，故不选；
b．等物质的量浓度的Al₂（SO₄）₃和MgSO₄溶液，金属离子的浓度不相等，不能比较金属性强弱，故不选；
c．金属的最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属的金属性越强，氯化镁和氯化铝分别与氢氧化钠反应分别生成氢氧化镁沉淀和氢氧化铝沉淀，但氢氧化铝能溶于过量的氢氧化钠溶液中，但氢氧化镁不能溶于氢氧化钠溶液中，说明氢氧化镁的碱性比氢氧化铝的碱性强，所以镁的金属性比铝强，故c选；
故答案为：c； 
（3）①4Al （s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H₁=-3352kJ/mol
②Mn（s）+O₂（g）=MnO₂（s）△H₂=-521kJ/mol，
由盖斯定律可知，①-②×3可得Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式为4Al（s）+3MnO₂ （s）=3Mn（s）+2Al₂O₃（s）△H=-1789 kJ/mol，
故答案为：4Al（s）+3MnO₂ （s）=3Mn（s）+2Al₂O₃（s）△H=-1789 kJ/mol；
（4）氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，由元素守恒可知，铵盐为NH₄F，该反应为Si₃N₄+16HF=3SiF₄+4NH₄F，故答案为：Si₃N₄+16HF=3SiF₄+4NH₄F；
（5）①5.60gSi₃N₄的物质的量为

5.6g

140g/mol

=0.04mol，根据方程式可知参加反应的氢气的物质的量为0.04mol×6=0.24mol，故v（H₂）=

0.24mol 2L

5min

=0.024mol/（L?min），故答案为：0.024；
②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，与原平衡投料配比相同，等效为增大压强，该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应移动，SiCl₄（g）的转化率减小，故答案为：减小；
（6）Ce（OH）₄?Ce⁴⁺+4OH^-，则Ksp=c（Ce⁴⁺）?[c（OH^-）]⁴，使溶液中Ce⁴⁺沉淀完全，即残留在溶液中的c（Ce⁴⁺）小于1×10^-5mol?L^-1，c（OH^-）=

4	1×10-29 1×10-5

=10^-6mol/L，所以c（H⁺）=10^-8mol/L，即pH=8以上，故答案为：c（Ce⁴⁺）?[c（OH^-）]⁴；8．

点评：本题考查较综合，涉及平衡计算、溶度积计算、反应速率计算、热化学反应计算、金属性的比较及化学用语等，侧重分析能力及计算能力、知识综合应用能力的考查，题目难度中等．