Question

鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al₂O₃和冰晶石（Na₃AlF₆）混合熔融電解制得．
①鋁土礦的主要成分是Al₂O₃和SiO₃等．從鋁土礦中提煉Al₂O₃的流程如下：

②以螢石（CaF₂）和純堿為原料制備冰晶石的流程如下：

回答下列問題；
（1）寫出反應(yīng)l的化學(xué)方程式

 

（2）濾液，I中加入Ca0生成的沉淀是

 

，反應(yīng)2的離子方程式為

 

．
（3）電解制鋁的化學(xué)方程式是

 

（4）C為濃硫酸，則氣體D是

 

，寫出由D制備冰晶石的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：①鋁土礦的主要成分是Al₂O₃和SiO₂等，加入氫氧化鈉溶液氧化鋁溶解，過濾得到濾液偏鋁酸鈉溶液，二氧化硅溶解生成硅酸鈉溶液，加入氧化鈣生成氫氧化鈣，和硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀，過濾得到偏鋁酸鈉溶液，通入過量二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀煅燒得到氧化鋁；
②氟化鈣和濃硫酸加熱反應(yīng)生成氟化氫氣體和硫酸鈣，氟化氫和碳酸鈉、氫氧化鋁反應(yīng)生成冰晶石六氟合鋁酸鈉；
（1）二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉與水；氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水；
（2）濾液Ⅰ中含有硅酸鈉、偏鋁酸鈉，加入CaO，生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀；
由工藝流程可知，B為氫氧化鋁，故氣體A為二氧化碳，濾液Ⅱ主要是偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉溶液通入二氧化碳，生成氫氧化鋁與碳酸鈉；
（3）由工藝流程可知，氣體D含有F元素，應(yīng)是HF，故C為濃硫酸；根據(jù)元素守恒，可知HF與碳酸鈉、氫氧化鋁反應(yīng)生成冰晶石，同時生成二氧化碳、水；
（4）電解熔融的氧化鋁生成鋁與氧氣；陽極生成氧氣，部分氧氣可以石墨反應(yīng)生成二氧化碳、CO．

解答： 解：（1）二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉與水，反應(yīng)方程式為：2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O，氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，反應(yīng)方程式為：2NaOH+Al₂O₃=2NaAlO₂+H₂O，
故答案為：2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O、2NaOH+Al₂O₃=2NaAlO₂+H₂O；
（2）濾液Ⅰ中含有硅酸鈉、偏鋁酸鈉，加入CaO，生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀；由工藝流程可知，B為氫氧化鋁，故氣體A為二氧化碳，濾液Ⅱ主要是偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉溶液通入二氧化碳，生成氫氧化鋁與碳酸鈉，反應(yīng)方程式為：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案為：CaSiO₃；2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（3）電解熔融的氧化鋁生成鋁與氧氣，反應(yīng)方程式為：2Al₂O₃（熔融）

通電    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；故答案為：2Al₂O₃（熔融）

通電    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；
（4）由工藝流程可知，氣體D含有F元素，應(yīng)是HF，故C為濃硫酸；根據(jù)元素守恒，可知HF與碳酸鈉、氫氧化鋁反應(yīng)生成冰晶石，同時生成二氧化碳、水，反應(yīng)方程式為：12HF+3Na₂CO₃+2Al（OH）₃=2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O，
故答案為：HF；12HF+3Na₂CO₃+2Al（OH）₃=2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O．

點評：本題考查化學(xué)工藝流程、無機(jī)物推斷、常用化學(xué)用語等，題目難度中等，理解工藝流程是解題的關(guān)鍵，（4）中HF的制備是中學(xué)中比較陌生的知識，現(xiàn)在基本不涉及，是難點、易錯點，需要學(xué)生基本扎實的據(jù)此與運(yùn)用知識分析解決問題的能力．