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．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(yīng)時破壞化學(xué)鍵需要消耗更多能量
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

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

專題：實驗設(shè)計題

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：鋁土礦加入氫氧化鈉溶液過濾，得到濾液a中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣a為氧化鐵，a溶液加入過量A為酸溶液，除去硅酸根離子，同時將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入濾液b中，向濾液b中加過量試劑B氨水，鋁離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，加熱氫氧化鋁分解得氧化鋁，
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，制氧化鋁的過程中可能會混有二氧化硅雜質(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)化合價的升降總數(shù)相等配平方程式；
（5）根據(jù)反應(yīng)原理①②對各選項進(jìn)行判斷．

解答： 解：鋁土礦加入氫氧化鈉溶液過濾，得到濾液a中含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子，濾渣a為氧化鐵，溶液a中含有偏鋁酸根離子、硅酸根粒子，向溶液a中加入過量A為酸溶液，除去硅酸根離子，同時將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為鋁離子，進(jìn)入濾液b中，向濾液b中加過量試劑B氨水，鋁離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，加熱氫氧化鋁分解得氧化鋁，
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為強(qiáng)酸，可以為鹽酸、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→+2價，化合價升高2價，氮從0價→-3價，化合價至少升高6價，最小公倍數(shù)為6，則碳的系數(shù)為3、氮?dú)獾南禂?shù)為1，然后根據(jù)觀察法配平，配平后的反應(yīng)方程式為：Al₂O₃+3C+N₂

高溫  .

2AlN+3CO，
故答案為：1；3；1；2；3；
（5）A．方法①中的Al₂O₃、C、N₂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，則在反應(yīng)過程中破壞化學(xué)鍵時需要消耗更多能量，故A正確；
B．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B正確；
C．方法①中氮化鋁為氮?dú)獗贿�原生成的，方法②為非氧化還原反應(yīng)，故C錯誤；
故答案為：AB．

點(diǎn)評：本題以氧化鋁提取工藝流程為載體，考查無機(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)方程式的書寫．