Question

【題目】如圖是從鋁士礦（主要成分為Al2O3，還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)）中提取Al2O3并生產(chǎn)AlN的工藝流程：

（1）“溶解”時(shí)，溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉發(fā)生反應(yīng)：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O＝Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，赤泥的主要成分為_______（寫(xiě)出化學(xué)式）。

（2）“酸化”時(shí)通入過(guò)量CO2與NaAlO2反應(yīng)生成Al(OH)3，濾液的主要成分為______（寫(xiě)出化學(xué)式）。 實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾需用到的玻璃儀器有燒杯、__________、玻璃棒。

（3）“還原”時(shí)，炭黑在高溫下被氧化為CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。

（4）現(xiàn)取三份不同質(zhì)量的氮化鋁樣品（假設(shè)雜質(zhì)只含有炭黑）分別加到20.00 mL相同濃度的NaOH溶液中，充分反應(yīng)后，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。（已知：AlN+NaOH+H2O＝NaAlO2+NH3↑）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	I	II	III
加入氮化鋁樣品的質(zhì)量/g	4.1	8.2	12.3
生成氨氣的體積/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	1.456	2.912	4.256

①該樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。

②所用NaOH溶液的濃度為___mol/L。

Answer 1

【答案】Fe2O3、Na2Al2Si2O8 NaHCO3 漏斗 65% 9.5

【解析】

鋁士礦(主要成分為Al2O3，還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))，鋁士礦中加入氫氧化鈉溶液，SiO2和Al2O3溶于氫氧化鈉溶液，溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉發(fā)生反應(yīng):2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液，所以過(guò)濾得赤泥為Fe2O3、Na2Al2Si2O8，濾液主要為偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量的二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀和NaHCO3溶液，氫氧化鋁灼燒得氧化鋁，氧化鋁、碳、氮?dú)庠诟邷叵律�成氮化鋁，據(jù)此答題。

（1）“溶解”時(shí)，溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉發(fā)生反應(yīng)：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O＝Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液，所以過(guò)濾得赤泥為Fe2O3、Na2Al2Si2O8，赤泥的主要成分為Fe2O3、Na2Al2Si2O8。

（2）“酸化”時(shí)通入過(guò)量CO2與NaAlO2反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，所以濾液的主要成分為NaHCO3。過(guò)濾需用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒。

（3）“還原”時(shí)，炭黑、氧化鋁、N,在高溫下生成氮化鋁和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（4）①隨加入樣品的質(zhì)量增大，生成氨氣的體積增大，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)I中樣品完全反應(yīng)，氫氧化鈉有剩余，標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.456L氨氣的物質(zhì)的量是 ，設(shè)實(shí)驗(yàn)I的樣品中AlN的質(zhì)量為xg；

AlN+NaOH+H2O＝NaAlO2+NH3↑

41g 1mol

xg 0.065mol

，x=2.665g，

該樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ；

實(shí)驗(yàn)III樣品的質(zhì)量是實(shí)驗(yàn)I中樣品質(zhì)量的3倍，但生成氨氣的體積小于實(shí)驗(yàn)I的3倍，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)III樣品有剩余，氫氧化鈉溶液完全反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.256 L氨氣的物質(zhì)的量是 ，

AlN+NaOH+H2O＝NaAlO2+NH3↑

1mol 1mol

xmol 0.19mol

，x=0.19mol，NaOH溶液的濃度為9.5mol/L。