Question

納米氧化鋁在人工晶體、微電子器件等方面有重要應用，實驗室制取納米氧化鋁方法之一是：將一定體積的0.3mol?L^-1Al（NO₃）₃溶液勻速滴加到2.0mol?L^-1 （NH₄）₂CO₃溶液中，攪拌30min，過濾、純水洗滌、乙醇洗滌、室溫真空干燥，得堿式碳酸鋁銨[化學式可表示為：（NH₄）_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d]，然后熱分解得到納米氧化鋁．
（1）制取納米氧化鋁時勻速滴加Al（NO₃）₃溶液并不斷攪拌，其主要目的是

 

．
（2）（NH₄）_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d中a、b、c、d的代數關系式為

 

．
（3）為確定堿式碳酸鋁銨的組成，進行如下實驗：
①準確稱取5.560g樣品，在密閉體系中充分加熱到300℃使其完全分解且固體質量不再變化；
②產生的氣態(tài)物質依次通過足量濃硫酸和堿石灰裝置吸收，堿石灰裝置增重1.760g；
③最后稱得剩余固體質量為2.040g．
根據以上實驗數據計算堿式碳酸鋁銨樣品的化學組成（寫出計算過程）．

Answer 1

考點：納米材料,有關混合物反應的計算

專題：

分析：（1）鋁離子與碳酸根離子容易發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁沉淀；
（2）依據化合物中元素化合價代數和為0計算解答；
（3）堿式碳酸鋁銨受熱分解剩余固體為氧化鋁，依據剩余固體質量計算鋁離子的物質的量；
分解生成的氣體通過濃硫酸洗氣瓶吸收的是NH₃和H₂O，通過堿石灰吸收二氧化碳，依據質量計算碳酸根離子的物質的量；
依據化合價代數和為0計算氫氧根離子和氨根離子的物質的量；
最后確定化學式．

解答： 解：（1）鋁離子與碳酸根離子容易發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁沉淀，制取納米氧化鋁時勻速滴加Al（NO₃）₃溶液并不斷攪拌，主要目的是：防止生成Al（OH）₃沉淀；
故答案為：防止生成Al（OH）₃沉淀；
（2））（NH₄）_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d中，NH₄⁺，Al³⁺，OH^-，CO₃^2-，所帶電荷數分別為：+1，+3，-1，-2，依據化合物中元素化合價代數和為0，則：a+3b=c+2d；
故答案為：a+3b=c+2d；
（3）n（Al₂O₃）=

2.040g

102g/mol

=0.0200mol，n（Al³⁺）=0.0400mol；
通過濃硫酸洗氣瓶吸收的是NH₃和H₂O，通堿石灰吸收的是CO₂
n（CO₂）=

1.760g

44g/mol

=0.0400mol；
根據化合物質量為 5.560g及化合物中化合價代數和為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
計算得n（OH^-）=0.0800 mol、n （NH₄⁺）=0.0400mol；
則n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=1：1：2：1；
所以化學式為：NH₄Al（OH）₂CO₃；
故答案為：NH₄Al（OH）₂CO₃；

點評：本題考查納米材料及有關化合物化學式的確定，明確物質的性質是解題關鍵，注意化合物中各元素化合價代數和為0的應用，題目難度中等．