Question

【题目】工业上常用铝土矿(主要成分为Al2O3,SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝氢化钠，铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成的重要还原剂，工艺流程如下：

已知:SiO2在“碱液”中转化为铝硅酸钠Na2Al2SixO8)沉淀。

(1)过量NaOH溶液溶解铝土矿时为了提高浸出率可采取的措施是_______。(任写一种)

(2)电解I的化学方程式_______。

(3)“灼烧”操作用到的主要仪器有_______、_______、三脚架、玻璃棒、酒精灯、坩埚钳。

(4)“电解II”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

物质A为_______。(填化学式)

(5)反应III的化学方程式为_______，某同学经过分析认为可以再设计一个电解槽，电解_______ (填物质名称)溶液，更能实现副产物的循环利用。

(6)某同学认为该制备工艺也可以先酸溶，再加入NaOH溶液，当溶液中铁离子沉淀完全时，此时溶液pH是_______。(一般认为室温下离子浓度小于10-5mol/L时沉淀完全；Ksp[Fe(OH)3]=1×10-35，Ksp[Al(OH)3]=3×10-34)

Answer 1

【答案】 加热或粉碎矿石或适当增大NaOH溶液浓度 2Al2O3 4Al+ 3O2↑ 坩埚 泥三角 O2 4NaH+AlCl3= NaAlH4+3NaCl 氯化钠 4

【解析】SiO2在“碱液”中转化为铝硅酸钠Na2Al2SixO8)沉淀，氧化铁与氢氧化钠不反应，氧化铝转化为偏铝酸钠，则过滤Ⅰ得到的滤渣是Na2Al2SixO8和Fe2O3。加入碳酸氢钠溶液，氢氧化钠转化为碳酸钠，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀和碳酸钠，过滤得到氢氧化铝，滤液是碳酸钠溶液；氢氧化铝灼烧转化为氧化铝，电解熔融氧化铝得到金属铝和氧气，铝与氯气化合生成氯化铝，氯化铝与NaH反应生成NaAlH4；则

(1)过量NaOH溶液溶解铝土矿时为了提高浸出率可采取的措施有：加热或粉碎矿石或适当增大NaOH溶液浓度等；(2)根据以上分析可知电解I的化学方程式为2Al2O34Al+3O2↑。(3)“灼烧”固体氢氧化铝操作用到的主要仪器有坩埚、泥三角、三脚架、玻璃棒、酒精灯、坩埚钳。(4)阳极是氢氧根放电，则物质A为O2。(5)根据原子守恒可知反应III的化学方程式为4NaH+AlCl3＝NaAlH4+3NaCl。由于反应中有氯化钠生成，电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，更能实现副产物的循环利用。(6)根据氢氧化铁的溶度积常数可知当溶液中铁离子沉淀完全时，溶液中氢氧根的浓度是，因此溶液pH是4。