Question

纳米氧化铝在人工晶体、微电子器件等方面有重要应用，实验室制取纳米氧化铝方法之一是：将一定体积的0.3mol·L^－1Al(NO₃)₃溶液匀速滴加到2.0mol·L^－1 (NH₄)₂CO₃溶液中，搅拌30min，过滤、纯水洗涤、乙醇洗涤、室温真空干燥，得碱式碳酸铝铵[化学式可表示为：(NH₄)_aAl_b(OH)_c(CO₃)_d]，然后热分解得到纳米氧化铝。

（1）制取纳米氧化铝时匀速滴加Al(NO₃)₃溶液并不断搅拌，其主要目的是          

                                                                       。

（2）(NH₄)_aAl_b(OH)_c(CO₃)_d中a、b、c、d的代数关系式为                         。

（3）为确定碱式碳酸铝铵的组成，进行如下实验：

      ①准确称取5.560g样品，在密闭体系中充分加热到300℃使其完全分解且固体质量不再变化；

    ②产生的气态物质依次通过足量浓硫酸和碱石灰装置吸收，碱石灰装置增重1.760g；

③最后称得剩余固体质量为2.040g。   

根据以上实验数据计算碱式碳酸铝铵样品的化学组成（写出计算过程）。

Answer 1

  （1）防止生成Al(OH)₃沉淀（2分）

（2）a+3b=c+2d（2分）

（3）化学式为：NH₄Al(OH)₂CO₃（共6分）

解析：n(Al₂O₃)=2.040g/102g·mol^－1=0.0200mol，n(Al³⁺)=0.0400mol。（1分）

     通过浓硫酸洗气瓶吸收的是NH₃和H₂O，通碱石灰吸收的是CO₂

     n(CO₂)=1.760g/44g·mol^－1=0.0400mol，n(CO₃^2－)=0.0400mol。 （1分）

         根据化合物质量为 5.560g及化合物中化合价代数和为0，列方程：

   17 n(OH^－)+ 18n(NH₄⁺)=5.560—0.0400×60—0.0400×27

         n(NH₄⁺)+0.0400×3= n(OH^－)+ 0.0400×2

         计算得n(OH^－)=0.0800 mol、n (NH₄⁺)=0.0400mol

         则n(NH₄⁺)：n(Al³⁺)：n(OH^－) ：n(CO₃^2－)=1：1：2：1

所以化学式为：NH₄Al(OH)₂CO₃

（算出CO₃^2－、Al³⁺的物质的量各得1分， 算出NH₄⁺、OH^－的物质的量各得2分，共6分）