Question

【题目】氮氧化铝(AlON)具有多晶陶瓷在材料制备方面的优势，有着广阔的应用前景。工业上利用某铝土矿(含Al2O3及少量的MgO等杂质)生产氮氧化铝的流程如图所示。回答下列问题：

（1）为提高铝土矿碱浸的速率，除粉碎外，还可以采取的措施是_____(写出一项即可)

（2）滤液1的溶质有NaOH、_____。滤渣2的成分是_____。向滤液1中加水的目的是_______。该过程也可用通入足量的_____气体的方法来代替。

（3）滤液2浓缩的过程中常会吸收空气中的CO2，为得到纯净的NaOH，需要加入适量____(填化学式)。整个流程中，可循环的物质是_____。

（4）写出制备AlON的化学方程式_______。

（5）取1吨Al2O3质量分数为91.8％的铝土矿样品，利用上述流程AlON，最终制得氮氧化铝820.8kg，则氮氧化铝的产率为______。

Answer 1

【答案】升温 NaAlO2 Al(OH)3 促进NaAlO2的水解 CO2 Ca(OH)2 NaOH Al2O3+C+N22AlON+CO 80%

【解析】

（1）考查影响反应速率的因素，提高碱浸的速率，除粉碎外，还可以升高温度等；

答案为升高温度；

（2）铝土矿成分是Al2O3和MgO，其中MgO为碱性氧化物，不与NaOH反应，Al2O3为两性氧化物，发生Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O，为了让Al2O3充分反应，所加NaOH过量，即滤液1中溶质为NaOH和NaAlO2，滤渣1为MgO等不溶杂质；根据流程，滤渣2焙烧得到Al2O3，即滤渣2为Al(OH)3；根据流程，滤液2经过一系列变化后得到NaOH溶液，即滤液2中溶质主要是NaOH，即加水：NaAlO2＋2H2OAl(OH)3＋NaOH，加水促进水解，因此加水的目的是促进NaAlO2的水解；利用碳酸的酸性强于Al(OH)3，以及Al(OH)3不溶于碳酸，因此该过程也可用足量的CO2气体来代替；

答案是NaAlO2；Al(OH)3；促进NaAlO2的水解；CO2；

（3）NaOH溶液吸收空气中CO2，转化成Na2CO3，为了得到纯净的NaOH，需要除去CO32－，因此需要加入适量的Ca(OH)2，根据流程循环使用的物质是NaOH；

答案是Ca(OH)2；NaOH；

（4）根据流程，Al2O3与C、N2发生反应，高温下，C一般转化成CO，其反应方程式为Al2O3＋C＋N2=2AlON＋CO；

答案是Al2O3＋C＋N2=2AlON＋CO；

（5）利用铝原子守恒，理论上得到AlON的质量为，产率为×100%=80%；

答案是80%。