Question

【題目】鋁氫化鈉(NaAlH4) 是有機合成的重要還原劑。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì)) 為原料制備鋁氫化鈉的一種工藝流程如下:

注: SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉(Na2Al2SixO8) 沉淀。

（1）鋁硅酸鈉(Na2Al2SixO8) 可以用氧化物的形式表示其組成，形式為________。

（2） “過濾I”中濾渣主要成分有________(寫名稱)。向“過濾I”所得濾液中加入NaHCO3溶液，反應(yīng)的離子方程式為_______________、______________。

（3） “電解I”的另一產(chǎn)物在1000℃時可與N2反應(yīng)制備AlN，在這種產(chǎn)物中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN 的制備，其主要原因是__________________。

（4）“電解II”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。

陽極的電極反應(yīng)式為_________________。

（5）鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________，每產(chǎn)生1mol 氣體轉(zhuǎn)移電子數(shù)為______。

Answer 1

【答案】Na2O·Al2O3·2SiO2 鋁硅酸鈉、氧化鐵 OH-+HCO3-=CO32-+H2O AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓ 氯化銨分解產(chǎn)生的氯化氫能夠破壞鋁表面的氧化鋁薄膜 4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑ NA

【解析】

以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁，由流程可知，加NaOH溶解時Fe2O3不反應(yīng)，由信息可知SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3、鋁硅酸鈉，碳酸氫鈉與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成Al(OH)3，過濾II得到Al(OH)3，灼燒生成氧化鋁，電解I為電解氧化鋁生成Al和氧氣，電解II為電解Na2CO3溶液，結(jié)合圖可知，陽極上碳酸根離子失去電子生成碳酸氫根離子和氧氣，陰極上氫離子得到電子生成氫氣。

(1)鋁硅酸鈉(Na2Al2SixO8)可以用氧化物的形式表示為Na2O·Al2O3·2SiO2，故答案為：Na2O·Al2O3·2SiO2；

(2) 根據(jù)上述分析，“過濾I”中濾渣主要有鋁硅酸鈉、氧化鐵。向“過濾I”所得濾液中加入NaHCO3溶液，碳酸氫鈉與偏鋁酸鈉和過量的氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為OH-+HCO3-=CO32-+H2O、AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓，故答案為：鋁硅酸鈉、氧化鐵；OH-+HCO3-=CO32-+H2O；AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓；

(3)鋁粉在1000℃時可與N2反應(yīng)制備AlN，在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜，使鋁更容易與氮氣反應(yīng)，故答案為：NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜；

(4)由圖可知，陽極反應(yīng)為4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，故答案為：4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑；

(5)鋁氫化鈉(NaAlH4)遇水發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑，根據(jù)方程式，NaAlH4中H由-1價變成0價，H2O中H由+1價變成0價，每產(chǎn)生1mol氫氣轉(zhuǎn)移電子1mol，故答案為：NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑；NA。