Question

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圖所示：
（1）試劑A是

 

；
（2）向溶液a中通入過(guò)量的CO₂，將得到的不溶物煅燒后也可得到Al₂O₃，該方案的缺點(diǎn)是

 

．
Ⅱ．電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁
（3）寫(xiě)出電解的化學(xué)方程式

 

．
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 

高溫  .

 

AlN+

 

CO（配平）
②氯化鋁與氨氣高溫合成法：AlCl₃+NH₃

電解  .

AlN+3HCl
（5）方法②比方法①在生產(chǎn)上更具優(yōu)勢(shì)．下列說(shuō)法中，正確的是

 

．
A．方法①中的Al₂O₃和C容易殘留在氮化鋁中
B．兩種方法中氮化鋁均為還原產(chǎn)物．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：SiO₂和鹽酸不反應(yīng)，F(xiàn)e₂O₃和氫氧化鈉不反應(yīng)而氧化鋁能，該工藝流程原理為：鋁土礦加入試劑A氫氧化鈉，得到濾液a中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，沉淀a為氧化鐵，a溶液加入過(guò)量為酸溶液，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入濾液b中，加過(guò)量氨水生成氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，
Ⅰ．（1）根據(jù)流程可知，加入試劑A目的是引進(jìn)氫離子除去硅酸根離子；
（2）濾液a中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，制氧化鋁的過(guò)程中可能會(huì)混有二氧化硅雜質(zhì)；
Ⅱ．（3）電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁，陽(yáng)極生成氧氣，陰極生成鋁，產(chǎn)物為鋁和氧氣；
Ⅲ．（4）根據(jù)化合價(jià)的升降總數(shù)相等配平方程式；
（5）根據(jù)反應(yīng)原理①②對(duì)A、B進(jìn)行判斷．

解答： 解：由工藝流程原理為：鋁土礦加入試劑A氫氧化鈉，得到濾液a中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，沉淀a為氧化鐵，a溶液加入過(guò)量為酸溶液，除去硅酸根離子，將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入濾液b中，加過(guò)量氨水生成氫氧化鋁沉淀，加熱分解得氧化鋁，
Ⅰ．（1）鋁土礦與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，加入鹽酸或硝酸等酸性溶液可除去硅酸根離子，所以試劑A為鹽酸（硫酸或硝酸），
故答案為：鹽酸（硫酸或硝酸）；
（2）濾液a中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，向溶液a中通入過(guò)量的CO₂，沉淀為Al（OH）₃及少量硅酸，煅燒得到與和二氧化硅，則Al₂O₃中含有SiO₂雜質(zhì)，
故答案為：Al₂O₃中含有SiO₂雜質(zhì)；
Ⅱ．（3）電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁，陽(yáng)極生成氧氣，陰極生成鋁，總反應(yīng)為：2Al₂O₃（熔融）

電解  .

4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃（熔融）

電解  .

4Al+3O₂↑；
Ⅲ．（4）碳從0價(jià)→+2價(jià)，氮從0價(jià)→-3價(jià)，最小公倍數(shù)為6，由化合價(jià)的升降總數(shù)相等可知反應(yīng)的方程式為：Al₂O₃+3C+N₂═2AlN+3CO，
故答案為：1；3；1；2；3；
（5）A．根據(jù)反應(yīng)原理可知，方法①中的Al₂O₃和C都是固體，二者容易殘留在氮化鋁中，故A正確；
B．方法①中氮化鋁為氮?dú)獗贿�原生成的，方法②不屬于氧化還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；
故答案為：A．

點(diǎn)評(píng)：本題以氧化鋁提取工藝流程為載體，考查無(wú)機(jī)物推斷、元素化合物性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化、氧化還原、離子方程式等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，注意把握制備原理，把握物質(zhì)的性質(zhì)以及相關(guān)反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)．