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）中提取Al2O3并生產AlN的工藝流程：
（1）“溶解”時，溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉發(fā)生反應：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH 赤泥的主要成分為（寫出化學式）．
（2）“酸化”時通入過量CO2與NaAlO2反應生成Al（OH）3 ， 濾液的主要成分為（寫出化學式）．實驗室過濾需用到的玻璃儀器有燒杯、、玻璃棒．
（3）“還原”時，炭黑在高溫下被氧化為CO，反應的化學方程式為 ．
（4）現(xiàn)取三份不同質量的氮化鋁樣品（假設雜質只含有炭黑）分別加到20.00mL相同濃度的NaOH溶液中，充分反應后，測得實驗數(shù)據(jù)如表所示． （已知：AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑）

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入氮化鋁樣品的質量/g	4.1	8.2	12.3
生成氨氣的體積/L（標準狀況）	1.456	2.912	4.256

①該樣品中AlN的質量分數(shù)為多少？（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】
（1）Fe2O3、Na2Al2Si2O8
（2）NaHCO3；漏斗
（3）Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO
（4）解：根據(jù)反應AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑利用實驗Ⅰ數(shù)據(jù)可知，

n（AlN）=n（NH3）= mol=0.065 mol，所以AlN的質量分數(shù)為： ×100%=65%，

答：AlN的質量分數(shù)為65%

②所用NaOH溶液的濃度為 mol/L．

9.5

【解析】解：鋁士礦（主要成分為Al2O3 ， 還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質），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：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液，所以過濾得赤泥為Fe2O3、Na2Al2Si2O8 ， 濾液主要為偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸鈉溶液中通入過量的二氧化碳酸化得沉淀為氫氧化鋁，過濾得濾液主要為NaHCO3溶液，氫氧化鋁燃燒得氧化鋁，氧化鋁、碳、氮氣在高溫下生成氮化鋁，同時碳被氧化為CO，（1）根據(jù)上面的分析可知，赤泥的主要成分為 Fe2O3、Na2Al2Si2O8 ， 故答案為：Fe2O3、Na2Al2Si2O8； （2）“酸化”時通入過量CO2與NaAlO2反應生成Al（OH）3 ， 濾液的主要成分為 NaHCO3 ， 實驗室過濾需用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：NaHCO3；漏斗；（3）氧化鋁、碳、氮氣在高溫下生成氮化鋁，同時碳被氧化為CO，反應的化學方程式為Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO，
故答案為：Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO；（4）比較表中三組數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅱ中固體的質量為實驗Ⅰ中的兩倍時，產生的氣體的體積也為兩倍，說明在實驗Ⅰ中氫氧化鈉是過量的，實驗Ⅲ的固體為實驗Ⅰ的3倍，而氣體沒有達到3倍，說明在實驗Ⅲ中固體過量，氫氧化鈉全部參加 反應，
②根據(jù)反應AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑利用實驗Ⅲ數(shù)據(jù)可知，n（NaOH）=n（NH3）= mol=0.19 mol，所以NaOH溶液的濃度為： =9.5mol/L，
故答案為：9.5．
鋁士礦（主要成分為Al2O3 ， 還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質），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：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液，所以過濾得赤泥為Fe2O3、Na2Al2Si2O8 ， 濾液主要為偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸鈉溶液中通入過量的二氧化碳酸化得沉淀為氫氧化鋁，過濾得濾液主要為NaHCO3溶液，氫氧化鋁燃燒得氧化鋁，氧化鋁、碳、氮氣在高溫下生成氮化鋁，同時碳被氧化為CO，據(jù)此答題；