Question

鋁及其化合物在生產生活中的應用廣泛。
（1）Al₄C₃用于冶金及催化劑。與鹽酸反應（產物之一是含氫量最高的烴）的化學方程式是：          ；14.4g Al₄C₃與鹽酸反應產生的氣體是        L（標準狀況）。
（2）AlN用于電子儀器。AlN中�；煊猩倭刻迹瑢⒁欢�量含雜質碳的AlN樣品置于密閉反應器中，通入4.032L（標準狀況下的）O₂，在高溫下充分反應后測得氣體的密度為1.34g/L（已折算成標準狀況，AlN不跟O₂反應），則所得氣體的摩爾質量為    g/mol，該氣體的成分是       （寫化學式），該樣品中含雜質碳         g。
（3）氯離子插層鎂鋁水滑石是一種新型的離子交換材料。制備這種水滑石的過程是：MgCl₂、AlCl₃、NaOH、NaCl溶液，按一定比例混合，在65℃充分反應后，經過濾、洗滌、干燥得到該水滑石。為確定該水滑石的成分，進行如下操作：
①取26.65g樣品，在高溫下使其充分分解，得到金屬氧化物和氣體，氣體依次通過足量的濃硫酸和濃氫氧化鈉溶液，這兩種液體分別增重9.9g和3.65g；將金屬氧化物在無色火焰上灼燒，火焰仍無色。
②另取26.65g樣品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至過量，最終得到11.6g白色沉淀。通過計算確定氯離子插層鎂鋁水滑石的化學式。
（4）氯離子插層鎂鋁水滑石在空氣中放置，緩慢與CO₂反應，部分氯離子會被碳酸根離子代替。26.65g樣品在空氣中放置一段時間后質量變為25.925g，則碳酸根離子代替部分氯離子的水滑石的化學式是         ，此過程的化學方程式                    。

Answer 1

（1）Al₄C₃+12HCl=3CH₄+4AlCl₃    6.72（0.1molAl₄C₃生成0.3mol甲烷）
（2）30.016  CO和CO₂ 3.84（十字交叉法求得CO 0.28mol CO₂  0.04mol）
（3）Mg₂Al(OH)₆·3H₂O
（4）

試題分析：（1）Al₄C₃與鹽酸反應產物之一是含氫量最高的烴，可該烴是甲烷，根據水解原理可知化學方程式是：Al₄C₃+12HCl=3CH₄+4AlCl₃；14.4g Al₄C₃物質的量為0.1mol，生成0.3mol甲烷，體積6.72L。
（2）由氣體的密度為1.34g/L乘以22.4可得氣體的摩爾質量為30.016g/mol，該氣體的成分是CO和CO₂ ，不可能為氧氣和CO₂，因為兩都的相對分子質量都比30.016大 。運用十字交叉法求得CO 0.28mol CO₂  0.04mol，根據碳原子守恒，該樣品中含雜質碳0.32mol。求得質量為3.84g。
（3）①取26.65g樣品，在高溫下使其充分分解，將金屬氧化物在無色火焰上灼燒，火焰仍無色。說明沒有鈉元素。得到金屬氧化物為氧化鎂和氧化鋁，氣體是氯化氫和水，氣體依次通過足量的濃硫酸和濃氫氧化鈉溶液，這兩種液體分別增重9.9g（水為0.55mol）和3.65g（氯化氫為0.1mol）；
②最終得到11.6g白色沉淀是氫氧化鎂，物質的量為0.2mol。

（4）“部分氯離子會被碳酸根離子代替”，由化合價守恒或稱電荷守恒,2個氯離子取代一個碳酸根離子。設被替換的Cl2x mol，則CO3^2- x mol。
發現：消耗Cl0.132 mol，而26.65 g固體本身只有0.1 mol，即固體中只有0.1 mol Cl ，明顯不符合題意。也就是說就算Cl全部轉化為碳酸根，都無法得到25.925 g固體。設1 mol該化合物吸收a mol CO₂，則消耗a mol H₂O，替換2a mol Cl 。即該化合物的化學式：