Question

【題目】冰晶石又名六氟鋁酸鈉(Na3A1F6)白色固體，微溶于水，常用作電解鋁工業(yè)的助熔劑。工業(yè)上用螢石(主要成分是CaF2)、濃硫酸、氫氧化鋁和碳酸鈉溶液通過(guò)濕法制備冰晶石，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上制取Na2AlF6的裝置圖如下(該裝置均由聚四氟乙烯儀器組裝而成)。

已知：CaF2+H2SO4CaSO4+2HF↑

(1)實(shí)驗(yàn)儀器不能使用玻璃儀器的原因是_____________(用化學(xué)方程式表示)。

(2)裝置III的作用為______________________。

(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，裝置II中有CO2氣體逸出，同時(shí)觀(guān)察到有白色固體析出，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：__________________。

(4)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，先向裝置II中通入HF氣體，然后再滴加Na2CO3溶液，而不是先將Na2CO3和A1(OH)3混合后再通入HF氣體，其原因是_______________。 .

(5)裝置II反應(yīng)后的混合液經(jīng)過(guò)過(guò)濾可得到Na3A1F6晶體，在過(guò)濾操作中確定沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是_____________________。

(6)在電解制鋁的工業(yè)生產(chǎn)中，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_____________。

(7)螢石中含有少量的Fe2O3雜質(zhì)，可用于裝置I反應(yīng)后的溶液來(lái)測(cè)定氟化鈣的含量。具體操作如下：取8.0 g螢石加入裝置I中，完全反應(yīng)后，將混合液加稀釋?zhuān)�然后加入足量的KI固體，再以淀粉為指示劑，用0.1000 mol·L-1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)出現(xiàn)_________現(xiàn)象時(shí)，到達(dá)滴定終點(diǎn)，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL，則螢石中氟化鈣的百分含量為______________。(已知:I2+2S2O32-==S4O62-+2I-)

Answer 1

【答案】 4HF + SiO2==SiF4+2H2O 作為安全瓶，防止倒吸 2Al(OH)2 + 12HF+6Na++3CO32-==2Na3AlF4↓+3CO2↑+9H2O 碳酸鈉溶液呈堿性，Na2CO3會(huì)首先與HF反應(yīng)，不利于Al(OH)3的溶解 取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈 2O2--4e-==O2↑ 溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù) 96%

【解析】本題分析：本題主要考查對(duì)于制取Na2AlF6實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)。

(1)氫氟酸與玻璃成分二氧化硅反應(yīng)而腐蝕玻璃：4HF + SiO2==SiF4+2H2O。

(2)裝置III的作用是防止倒吸。

(3)該白色固體是微溶于水的六氟鋁酸鈉，該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：2Al(OH)2 + 12HF+6Na++3CO32-==2Na3AlF4↓+3CO2↑+9H2O。

(4)其原因是Na2CO3會(huì)首先與HF反應(yīng)，不利于Al(OH)3的溶解。

(5)沉淀吸附Na+、CO32-等離子，可以檢驗(yàn)CO32-，在過(guò)濾操作中確定沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈。

(6)在電解制鋁的工業(yè)生產(chǎn)中，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2O2--4e-==O2↑。

(7) Fe2O3溶解產(chǎn)生的Fe3+將KI氧化為I2，I2遇淀粉變藍(lán)，當(dāng)出現(xiàn)溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)現(xiàn)象時(shí)，到達(dá)滴定終點(diǎn)。Fe2O3～2Fe3+～I2～2S2O32-，n(Fe2O3)= 0.5n(Na2S2O3)=0.50.1000 mol/L×0.040L=0.0040mol，m(Fe2O3)= 0.0020mol×160g/mol=0.32g，則螢石中氟化鈣的百分含量為1-0.32/8.0=96%。