Question

（18分）鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)。

Ⅰ．從鋁土礦中提取氧化鋁的流程如下圖所示：

（1）試劑A是　　　　　　　 ；溶液b與試劑B反應的離子方程式為　　　　　　　 。

（2）加入NaOH溶液進行的反應的離子方程式為　　　　　　　　　          ___、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，向溶液a中通入過量的CO₂，將得到的不溶物煅燒后也可得到Al₂O₃，該方案的缺點是　　　　　　　　　　　 。

Ⅱ．電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁

（3）寫出電解的化學方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　 。每生產(chǎn)0.27噸鋁，理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為　　　　　　　　 mol。

Ⅲ．新型陶瓷氮化鋁可用以下兩種方法制備

（4）①氧化鋁高溫還原法：　Al₂O₃ +　C +　 N₂ 　　AlN +　CO（配平）

②氯化鋁與氨氣高溫合成法：AlCl₃+NH₃  AlN+3HCl

（5）方法②比方法①在生產(chǎn)上更具優(yōu)勢。下列說法中，正確的是　　　　　　 。

A．方法①中的 Al₂O₃、C、N₂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，反應時破壞化學鍵需要消耗更多的能量

B．方法①中的Al₂O₃和C容易殘留在氮化鋁中

C．兩種方法中氮化鋁均為還原產(chǎn)物

 

Answer 1

【答案】

（18分）

Ⅰ、(1)鹽酸（硫酸或硝酸）；          Al³⁺+3NH₃·H₂O =Al(OH)₃↓+3NH₄⁺

（2）Al₂O₃＋2OH^－＝2AlO₂^－＋H₂O      SiO₂＋2OH^－＝SiO₃^2－＋H₂O

Al₂O₃中含有SiO₂雜質(zhì)

Ⅱ、（3）2Al₂O₃（熔融） 4Al + 3O₂↑             3×10⁴

Ⅲ、（4） 1 Al₂O₃ + 3 C + 1 N₂ === 2 AlN + 3 CO    （5） AB

【解析】鋁土礦與堿液反應時，氧化鋁、二氧化硅溶解，而氧化鐵是濾渣a的主要成分；濾液里加入過量強酸（鹽酸或硫酸），硅酸沉淀不溶，濾出為濾渣b，溶液b的主要成分為偏鋁酸鈉溶液。向濾液b中通入過量的CO₂氣體，析出氫氧化鋁（濾渣c），溶液c的成分為碳酸氫鈉；將濾渣c加熱脫水可得氧化鋁。

（2）向溶液a中通入過量的CO₂，形成的濾渣中將有兩種物質(zhì)：硅酸及氫氧化鋁，加熱后得到的Al₂O₃中含有SiO₂雜質(zhì)

（3）2Al₂O₃（熔融） 4Al + 3O₂↑ 中有12個電子轉(zhuǎn)移。

（4）根據(jù)元素的化合價升降守恒可配平：C由0升至+2價，而N由0降至—3價。

（5）依據(jù)各反應物及產(chǎn)物的物理性質(zhì)及化合價的升降即可判定。