Question

【题目】铝氢化钠(NaAlH4) 是有机合成的重要还原剂。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质) 为原料制备铝氢化钠的一种工艺流程如下:

注: SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠(Na2Al2SixO8) 沉淀。

（1）铝硅酸钠(Na2Al2SixO8) 可以用氧化物的形式表示其组成，形式为________。

（2） “过滤I”中滤渣主要成分有________(写名称)。向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液，反应的离子方程式为_______________、______________。

（3） “电解I”的另一产物在1000℃时可与N2反应制备AlN，在这种产物中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN 的制备，其主要原因是__________________。

（4）“电解II”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

阳极的电极反应式为_________________。

（5）铝氢化钠遇水发生剧烈反应产生大量气泡，其反应的化学方程式为_____________，每产生1mol 气体转移电子数为______。

Answer 1

【答案】Na2O·Al2O3·2SiO2 铝硅酸钠、氧化铁 OH-+HCO3-=CO32-+H2O AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓ 氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜 4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑ NA

【解析】

以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3，过滤II得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，电解I为电解氧化铝生成Al和氧气，电解II为电解Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气。

(1)铝硅酸钠(Na2Al2SixO8)可以用氧化物的形式表示为Na2O·Al2O3·2SiO2，故答案为：Na2O·Al2O3·2SiO2；

(2) 根据上述分析，“过滤I”中滤渣主要有铝硅酸钠、氧化铁。向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液，碳酸氢钠与偏铝酸钠和过量的氢氧化钠反应，反应的离子方程式为OH-+HCO3-=CO32-+H2O、AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓，故答案为：铝硅酸钠、氧化铁；OH-+HCO3-=CO32-+H2O；AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓；

(3)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN，在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜，使铝更容易与氮气反应，故答案为：NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜；

(4)由图可知，阳极反应为4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑，阴极上氢离子得到电子生成氢气，故答案为：4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑；

(5)铝氢化钠(NaAlH4)遇水发生剧烈反应产生大量气泡，反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑，根据方程式，NaAlH4中H由-1价变成0价，H2O中H由+1价变成0价，每产生1mol氢气转移电子1mol，故答案为：NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑；NA。