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【题目】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下图所示:

(1)试剂A是________;溶液b与试剂B反应的离子方程式为________。

(2)加入NaOH溶液进行的反应的离子方程式为_________、____________。

Ⅲ.新型陶瓷氮化铝可用以下两种方法制备

(3)①氧化铝高温还原法: Al2O3 + C +  N2   AlN + CO(请配平)

②氯化铝与氨气高温合成法:AlCl3+NH3 AlN+3HCl

(4)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的能量

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

【答案】 盐酸(硫酸或硝酸) Al3++3NH3·H2O =Al(OH)3↓+3NH4+ Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 1 Al2O3 + 3 C + 1 N2 === 2 AlN + 3 CO AB

【解析】铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2等杂质,能与NaOH溶液反应的是Al2O3和SiO2,所以滤渣a中是Fe2O3,溶液a中有NaAlO2和Na2SiO3,因此试剂A为盐酸或硫酸用于除去Na2SiO3,即滤渣b为H2SiO3,溶液b为AlCl3,试剂B为氨水,是将AlCl3转化为Al(OH)3沉淀,所以滤渣c为Al(OH)3,溶液c为NH4Cl,Al(OH)3不稳定,煅烧分解生成Al2O3。

(1) 试剂A为盐酸或硫酸用于除去Na2SiO3;溶液b与试剂B反应的离子方程式为Al3++ 3NH3·H2O =Al(OH)3↓+3NH4+;

(2) 能与NaOH溶液反应的是Al2O3和SiO2,反应的离子方程式为Al2O3+2OH- = 2AlO2- +H2O 和 SiO2+2OH- = SiO32-+H2O;

(3)反应中N元素降低6价,C元素升高2价,所以配平后的方程式为Al2O3 +3C +N2 ===2AlN +3CO

(4)A、方法①中的 Al2O3、C、N2结构稳定,性质都比方法②中的AlCl3和NH3稳定,反应时破坏化学键需要消耗更多的能量,所以A正确;B、从物质状态上看,方法①中的Al2O3和C都是固体,容易残留在固体产物氮化铝中,而方法②中的AlCl3和NH3,高温下都是气体,有利于产物的分离净化,所以B正确;C、在方法①中N元素化合价降低,被还原生成AlN,所以AlN是还原产物,而方法②是非氧化还原反应,所以C错误。正确答案为AB。

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