Question

从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）固体A的主要成分是______________（写名称）．

（2）铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为______、______．

（3）电解熔融氧化铝可制得两种单质，写出该反应化学方程式______________．

（4）指出流程乙的一个缺点是____________．

（5）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移6.02×10²³个电子，有0.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式________________．

Answer

二氧化硅 Al2O3+2OH_=2AlO2_+ H2O SiO2+2OH_ =SiO32﹣+H2O 2Al2O3==4Al+ 3O2↑ 氧化铝中含有二氧化硅杂质 Al2O3+N2+3C2AlN+3CO．

【解析】流程甲：铝土矿中加入过量的稀盐酸，SiO2与盐酸不反应，Al2O3、Fe2O3、MgO均可与盐酸反应生成相应的氯化物，反应方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O；反应液中加入过量烧碱，Al3＋变为AlO2－，Mg2＋、Fe3＋变为Mg（OH）2 和Fe（OH）3 沉淀，过滤后，滤液中通入足量的二氧化碳气体，生成了Al（OH）3沉淀；反应方程式为AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al（OH）3↓＋HCO3－。流程乙：铝土矿中加入过量的氢氧化钠溶液，Fe2O3、MgO与氢氧化钠不反应，SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al（OH）3沉淀和硅酸。

（1）综上所述，固体A的主要成分是二氧化硅；正确答案： 二氧化硅。

（2）铝土矿中Al2O3、SiO2均与强碱反应，生成偏铝酸盐和硅酸盐，反应的离子方程式分别为：Al2O3+2OH-=2 AlO2－+ H2O 、 SiO2+2OH_ =SiO32﹣+H2O；正确答案：Al2O3+2OH_=2AlO2－+ H2O 、 SiO2+2OH_ =SiO32﹣+H2O。

（3）电解熔融氧化铝可制得金属铝和氧气，反应化学方程式2Al2O3==4Al+ 3O2↑；正确答案：2Al2O3==4Al+ 3O2↑。

（4）SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al（OH）3沉淀和硅酸，加热后，得到氧化铝和二氧化硅，即氧化铝中含有二氧化硅杂质 ；正确答案：氧化铝中含有二氧化硅杂质。

（5）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X，根据元素守恒可以知道X中应含有氧元素和碳元素，已知每转移6.02×1023个电子即1mol电子，有0.5mol化合物X生成，由电子转移守恒，可得在X中C的化合价为,所以X是CO，所以该反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO；正确答案：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO。