Question

从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含RO₂、Fe₂O₃等杂质）中提取Al₂O₃的一种工艺流程如下：

（1）元素R位于周期表中的第三周期，其最高正化合价和负化合价的绝对值相等．RO₂的用途有（写出1条即可）______．
（2）铝土矿加入足量烧碱溶液后主要反应的离子方程式为
①______．
②______．
（3）工业上通过电解氧化铝和冰晶石的熔融液来冶炼金属铝．已知电极材料为惰性材料，阳极反应式为______．
（4）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3mol e^-，有1.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式______．

Answer 1

解：（1）最高正化合价和负化合价的绝对值相等，则最外层电子数为4，元素R位于周期表中的第三周期，所以R为硅元素，RO₂的是SiO₂，其用途有：制作光纤、饰品、建筑材料、石英玻璃、石英坩埚等，
故答案为：制作光纤、饰品、建筑材料、石英玻璃、石英坩埚等；
（2）铝土矿加入足量烧碱溶液，Al₂O₃、SiO₂与氢氧化钠反应，氧化铁不与氢氧化钠反应，
①氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
②二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，离子方程式为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）电解氧化铝和冰晶石的熔融液，生成铝和氧气，氧元素在阳极上被氧化，生成氧气，电极反应式为2O^2--4e^-=O₂↑，
故答案为：2O^2--4e^-=O₂↑；
（4）根据元素守恒可知X为碳的氧化物，由电子转移守恒，可得在X中C的化合价为=2，所以X是CO，所以该反应的化学方程式为Al₂O₃+N₂+3C 2AlN+3CO，
故答案为：Al₂O₃+N₂+3C 2AlN+3CO．
分析：（1）最高正化合价和负化合价的绝对值相等，则最外层电子数为4，元素R位于周期表中的第三周期，所以R为硅元素；
（2）铝土矿加入足量烧碱溶液，Al₂O₃、SiO₂与氢氧化钠反应；
（3）阳极发生氧化反应，氧离子在阳极放电生成氧气；
（4）根据元素守恒可知X为碳的氧化物，由电子转移守恒，求出C在X中的化合价，判断出X，据此书写化学方程式．
点评：本题考查内容较多，涉及铝、铁、硅的化合物、电化学、氧化还原反应等，难度中等，（4）中关键根据守恒，判断出X的化学式．