Question

4．化学在工业上的应用十分广泛．请回答下列问题：
（1）工业上生产玻璃、水泥和炼铁都要用到的原料是石灰石（填名称），写出工厂生产玻璃涉及的化学反应方程式SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+CaSiO₃、SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂SiO₃
（2）工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉，漂白粉的有效成分是Ca（ClO）₂（填化学式）
（3）超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域．其制取原理为：Al₂O₃+N₂+3C$\stackrel{高温}{→}$2AlN+3CO  由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质．为测定该产品中A1N的质量分数，进行了以下实验：
称取10g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO₂，并放出氨气3.36L（标准状况）．
①AlN跟NaOH溶液反应的化学方程式为AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
②该样品中的A1N的质量分数为61.5%．

Answer 1

分析 （1）水泥的原料是粘土和石灰石，玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英；高温下，碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅反应分别生成硅酸钠、硅酸钙；
（2）氯气与石灰乳反应生成氯化钙和次氯酸钙，漂白粉的有效成分为次氯酸钙；
（3）①由题目信息可知，由于AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO₂、并放出NH₃，根据元素守恒可知有水参加反应，据此配平书写反应方程式；
②生成0.15molNH₃，根据氮元素守恒可知10g样品中含有AlN的物质的量为0.15mol，根据m=nM计算AlN的质量，再根据质量分数定义计算．

解答 解：（1）生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，高温下，碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅反应分别生成硅酸钠、硅酸钙；生产水泥以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研成细粉就得到普通水泥；所以在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是石灰石CaCO₃；生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，高温下，碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅反应分别生成硅酸钠、硅酸钙，反应方程式为：SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+CaSiO₃、SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂SiO₃；
故答案为：石灰石； SiO₂+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+CaSiO₃、SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂SiO₃；
（2）氯气与Ca（OH）₂反应生成CaCl₂、Ca（ClO）₂和水，反应的方程式为2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，其中氯化钙和次氯酸钙的混合物为漂白粉的成分，氯化钙无漂白作用，漂白粉的有效成分为次氯酸钙；
故答案为：Ca（ClO）₂；
（3）①由于AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO₂、并放出NH₃，根据元素守恒可知有水参加反应，其反应方程式为：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，
故答案为：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
②生成NH₃的物质的量为$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mo，根据氮元素守恒可知10g样品中含有AlN的物质的量为0.15mol，质量为0.15mol×41g/mol=6.15g，该样品中的AlN的质量分数为$\frac{6.15g}{10g}$×100%=61.5%，
故答案为：61.5%．

点评 本题考查了硅酸盐工业的原料和漂白粉的制取、有效成分等问题，并考查了混合物计算，难度中等，注意利用守恒思想进行的计算，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．