Question

铝土矿的主要成分是Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、SiO₂等杂质．
Ⅰ．从铝土矿中提取氧化铝的流程如图所示：

（1）试剂A是

 

；
（2）向溶液a中通入过量的CO₂，将得到的不溶物煅烧后也可得到Al₂O₃，该方案的缺点是

 

．
Ⅱ．电解熔融的氧化铝可制备金属铝
（3）写出电解的化学方程式

 

．
Ⅲ．新型陶瓷氮化铝可用以下两种方法制备
（4）①氧化铝高温还原法：

 

Al₂O₃+

 

C+

 

 N₂ 

高温  .

 

AlN+

 

CO（配平）
②氯化铝与氨气高温合成法：AlCl₃+NH₃

电解  .

AlN+3HCl
（5）方法②比方法①在生产上更具优势．下列说法中，正确的是

 

．
A．方法①中的 Al₂O₃、C、N₂结构稳定，反应时破坏化学键需要消耗更多能量
B．方法①中的Al₂O₃和C容易残留在氮化铝中
C．两种方法中氮化铝均为还原产物．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：SiO₂和盐酸不反应，Fe₂O₃和氢氧化钠不反应而氧化铝能，该工艺流程原理为：铝土矿加入氢氧化钠溶液过滤，得到滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣a为氧化铁，a溶液加入过量A为酸溶液，除去硅酸根离子，同时将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入滤液b中，向滤液b中加过量试剂B氨水，铝离子与氨水反应生成氢氧化铝沉淀，加热氢氧化铝分解得氧化铝，
Ⅰ．（1）根据流程可知，加入试剂A目的是引进氢离子除去硅酸根离子；
（2）滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，制氧化铝的过程中可能会混有二氧化硅杂质；
Ⅱ．（3）电解熔融的氧化铝可制备金属铝，阳极生成氧气，阴极生成铝，产物为铝和氧气；
Ⅲ．（4）根据化合价的升降总数相等配平方程式；
（5）根据反应原理①②对各选项进行判断．

解答： 解：铝土矿加入氢氧化钠溶液过滤，得到滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣a为氧化铁，溶液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根粒子，向溶液a中加入过量A为酸溶液，除去硅酸根离子，同时将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入滤液b中，向滤液b中加过量试剂B氨水，铝离子与氨水反应生成氢氧化铝沉淀，加热氢氧化铝分解得氧化铝，
Ⅰ．（1）铝土矿与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，加入盐酸或硝酸等酸性溶液可除去硅酸根离子，所以试剂A为强酸，可以为盐酸、硫酸或硝酸，
故答案为：盐酸（硫酸或硝酸）； 
（2）滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，向溶液a中通入过量的CO₂，沉淀为Al（OH）₃及少量硅酸，煅烧得到与和二氧化硅，则Al₂O₃中含有SiO₂杂质，
故答案为：Al₂O₃中含有SiO₂杂质；
Ⅱ．（3）电解熔融的氧化铝可制备金属铝，阳极生成氧气，阴极生成铝，总反应为：2Al₂O₃（熔融）

电解  .

4Al+3O₂↑，
故答案为：2Al₂O₃（熔融）

电解  .

4Al+3O₂↑；
Ⅲ．（4）碳从0价→+2价，化合价升高2价，氮从0价→-3价，化合价至少升高6价，最小公倍数为6，则碳的系数为3、氮气的系数为1，然后根据观察法配平，配平后的反应方程式为：Al₂O₃+3C+N₂

高温  .

2AlN+3CO，
故答案为：1；3；1；2；3；
（5）A．方法①中的Al₂O₃、C、N₂结构稳定，则在反应过程中破坏化学键时需要消耗更多能量，故A正确；
B．根据反应原理可知，方法①中的Al₂O₃和C都是固体，二者容易残留在氮化铝中，故B正确；
C．方法①中氮化铝为氮气被还原生成的，方法②为非氧化还原反应，故C错误；
故答案为：AB．

点评：本题以氧化铝提取工艺流程为载体，考查无机物推断、元素化合物性质及相互转化、氧化还原、离子方程式等知识点，题目难度中等，注意把握制备原理，把握物质的性质以及相关反应方程式的书写．