Question

9．氮化鋁（AlN）是一種人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在溫度高于1500℃時，通過碳熱還原法制得．實驗研究認為，該碳熱還原反應(yīng)分兩步進行：
①Al₂O₃在碳的還原作用下生成鋁的氣態(tài)低價氧化物X（X中Al與O的質(zhì)量比為6.75：2）；
②在碳存在下，X與N₂反應(yīng)生成AlN．請回答：
（1）X的化學(xué)式為Al₂O．
（2）碳熱還原制備氮化鋁的總反應(yīng)化學(xué)方程式為：Al₂O₃（s）+3C（s）+N₂（g）?2AlN（g）+3CO（g）
①寫出合成AlN的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（AlN）．{c}^{3}（CO）}{c（{N}_{2}）}$，若該反應(yīng)在高溫下自發(fā)進行，則隨著溫度升高，反應(yīng)物N₂的平衡轉(zhuǎn)化率將增大 （填“增大”、“不變”或“減小”），
②在溫度、容積恒定的反應(yīng)體系中，CO濃度隨時間的變化關(guān)系如圖曲線甲所示．下列說法正確的是CD．
A．從a、b兩點坐標可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率
B．c點切線的斜率表示該化學(xué)反應(yīng)在t時刻的瞬時速率
C．在不同時刻都存在關(guān)系：v（N₂）=3v（CO）
D．維持溫度、容積不變，若減少N₂的物質(zhì)的量進行反應(yīng)，曲線甲將轉(zhuǎn)變?yōu)榍�線乙
（3）在氮化鋁中加入氫氧化鈉溶液，加熱，吸收產(chǎn)生的氨氣，進一步通過酸堿滴定法可以測定氮化鋁產(chǎn)品中氮的含量．寫出上述過程中氮化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)X中Al與O的質(zhì)量比為6.75：2計算物質(zhì)的量之比得到化學(xué)式；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，但不含固體物質(zhì)或純液體；
該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動；
②A．圖象中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化，反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化；
B．c點處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間為瞬時速率；
C．化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比分析；
D．維持溫度、容積不變，若減少N₂的物質(zhì)的量進行反應(yīng)，平衡逆向進行，達到新的平衡狀態(tài)；
（3）AlN溶于強堿溶液時會生成NH₃，根據(jù)元素守恒及物質(zhì)性質(zhì)知還生成偏鋁酸鈉．

解答 解：（1）X中Al與O的質(zhì)量比為6.75：2計算物質(zhì)的量之比=$\frac{6.75}{27}$：$\frac{2}{16}$=0.25：0.125=2：1，化學(xué)式為：Al₂O，
故答案為：Al₂O；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，但不含固體物質(zhì)或純液體，所以該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（AlN）．{c}^{3}（CO）}{c（{N}_{2}）}$；該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，則氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（AlN）．{c}^{3}（CO）}{c（{N}_{2}）}$；增大；
②A、圖象中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化，反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化計算得到，從a、b兩點坐標可求得從a到b時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率，故A正確；
B、c點處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間，為一氧化碳的瞬時速率，故B正確；
C、化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比分析，3v（N₂）=v（CO），故C錯誤；
D、維持溫度、容積不變，若減少N₂的物質(zhì)的量進行反應(yīng)，平衡逆向進行，達到新的平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)不同，故D錯誤；
故答案為：CD；
（3）AlN溶于強堿溶液時會生成NH₃，根據(jù)元素守恒及物質(zhì)性質(zhì)知還生成偏鋁酸鈉，反應(yīng)方程式為AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，
故答案為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、外界條件對化學(xué)平衡影響及化學(xué)方程式的書寫等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷能力，正確理解圖象中曲線含義、外界條件對化學(xué)平衡影響原理是解本題關(guān)鍵，注意（2）中曲線切線的含義，題目難度不大．