Question

【题目】如图是从铝士矿（主要成分为Al2O3 ， 还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质）中提取Al2O3并生产AlN的工艺流程：
（1）“溶解”时，溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠发生反应：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH 赤泥的主要成分为（写出化学式）．
（2）“酸化”时通入过量CO2与NaAlO2反应生成Al（OH）3 ， 滤液的主要成分为（写出化学式）．实验室过滤需用到的玻璃仪器有烧杯、、玻璃棒．
（3）“还原”时，炭黑在高温下被氧化为CO，反应的化学方程式为 ．
（4）现取三份不同质量的氮化铝样品（假设杂质只含有炭黑）分别加到20.00mL相同浓度的NaOH溶液中，充分反应后，测得实验数据如表所示． （已知：AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑）

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入氮化铝样品的质量/g	4.1	8.2	12.3
生成氨气的体积/L（标准状况）	1.456	2.912	4.256

①该样品中AlN的质量分数为多少？（写出计算过程）

Answer 1

【答案】
（1）Fe2O3、Na2Al2Si2O8
（2）NaHCO3；漏斗
（3）Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO
（4）解：根据反应AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑利用实验Ⅰ数据可知，

n（AlN）=n（NH3）= mol=0.065 mol，所以AlN的质量分数为： ×100%=65%，

答：AlN的质量分数为65%

②所用NaOH溶液的浓度为 mol/L．

9.5

【解析】解：铝士矿（主要成分为Al2O3 ， 还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质），铝士矿中加入氢氧化钠溶液，SiO2和Al2O3溶于氢氧化钠溶液，溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠发生反应：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，氧化铁不溶于氢氧化钠溶液，所以过滤得赤泥为Fe2O3、Na2Al2Si2O8 ， 滤液主要为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳酸化得沉淀为氢氧化铝，过滤得滤液主要为NaHCO3溶液，氢氧化铝燃烧得氧化铝，氧化铝、碳、氮气在高温下生成氮化铝，同时碳被氧化为CO，（1）根据上面的分析可知，赤泥的主要成分为 Fe2O3、Na2Al2Si2O8 ， 故答案为：Fe2O3、Na2Al2Si2O8； （2）“酸化”时通入过量CO2与NaAlO2反应生成Al（OH）3 ， 滤液的主要成分为 NaHCO3 ， 实验室过滤需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：NaHCO3；漏斗；（3）氧化铝、碳、氮气在高温下生成氮化铝，同时碳被氧化为CO，反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO，
故答案为：Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO；（4）比较表中三组数据可知，实验Ⅱ中固体的质量为实验Ⅰ中的两倍时，产生的气体的体积也为两倍，说明在实验Ⅰ中氢氧化钠是过量的，实验Ⅲ的固体为实验Ⅰ的3倍，而气体没有达到3倍，说明在实验Ⅲ中固体过量，氢氧化钠全部参加 反应，
②根据反应AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑利用实验Ⅲ数据可知，n（NaOH）=n（NH3）= mol=0.19 mol，所以NaOH溶液的浓度为： =9.5mol/L，
故答案为：9.5．
铝士矿（主要成分为Al2O3 ， 还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质），铝士矿中加入氢氧化钠溶液，SiO2和Al2O3溶于氢氧化钠溶液，溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠发生反应：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，氧化铁不溶于氢氧化钠溶液，所以过滤得赤泥为Fe2O3、Na2Al2Si2O8 ， 滤液主要为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳酸化得沉淀为氢氧化铝，过滤得滤液主要为NaHCO3溶液，氢氧化铝燃烧得氧化铝，氧化铝、碳、氮气在高温下生成氮化铝，同时碳被氧化为CO，据此答题；