Question

4．從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質，其中MgO難溶于水．）提取氧化鋁的兩種工藝流程如下：

請回答下列問題：
（1）指出流程乙的一個缺點是氧化鋁中含有二氧化硅雜質
（2）寫出下列物質的化學式：ASiO₂ FAl（OH）₃ KNaHCO₃
（3）濾液D中通入過量CO₂生成沉淀F的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-
（4）根據(jù)資料記載：氧化鋁與焦炭的混合物在氮氣中高溫加熱反應，制得新型非金屬材料AlN與一種中學常見氣體X．已知每轉移6.02×10²³個電子，有0.5mol化合物X生成，此反應的化學方程式Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO．

Answer 1

分析 由工藝流程甲可知，鋁土礦與鹽酸反應得固體A為濾液B，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉、NaOH，所以向濾液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應，可知固體X為Fe₂O₃、MgO等，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃，以此來解答，
（1）根據(jù)上面的分析可知，流程乙得到Z為Al（OH）₃、硅酸，加熱分解得到的氧化鋁中含有二氧化硅雜質；
（2）上述分析可知A為SiO₂，F(xiàn)為Al（OH）₃，K中含有NaHCO₃；
（3）向濾液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉；
（4）氧化鋁與焦炭的混合物在氮氣中高溫加熱反應，制得新型非金屬材料AlN與一種中學常見氣體X，根據(jù)元素守恒可知X中應含有氧元素和碳元素，結合電子守恒計算判斷X成分；

解答 解：由工藝流程甲可知，鋁土礦與鹽酸反應得固體A為濾液B，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉NaOH，所以向濾液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程乙可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應，可知固體X為Fe₂O₃、MgO等，濾液Y為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過量二氧化碳，沉淀Z為Al（OH）₃、硅酸，濾液K中含有NaHCO₃，
（1）根據(jù)上面的分析可知，流程乙得到Z為Al（OH）₃、硅酸，加熱分解得到的氧化鋁中含有二氧化硅雜質，
故答案為：氧化鋁中含有二氧化硅雜質；
（2）上述分析可知A為SiO₂，F(xiàn)為Al（OH）₃，K中含有NaHCO₃，
故答案為：SiO₂； A l（OH）₃； NaHCO₃；
（3）向濾液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，發(fā)生反應的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）氧化鋁與焦炭的混合物在氮氣中高溫加熱反應，制得新型非金屬材料AlN與一種中學常見氣體X，根據(jù)元素守恒可知X中應含有氧元素和碳元素，已知每轉移6.02×10²³個電子即1mol電子，有0.5mol化合物X生成，由電子轉移守恒，可得在X中C的化合價為$\frac{1mol}{0.5mol}$=2，所以X是CO，所以該反應的化學方程式為Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO，
故答案為：Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO．

點評 本題以氧化鋁提取工藝流程為載體考查混合物分離實驗方案的設計，為高頻考點，涉及無機物推斷、元素化合物性質及相互轉化、除雜的方法、離子方程式等，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．