Question

铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al₂O₃和冰晶石（Na₃AlF₆）混合熔融电解制得．
①铝土矿的主要成分是Al₂O₃和SiO₃等．从铝土矿中提炼Al₂O₃的流程如下：

②以萤石（CaF₂）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列问题；
（1）写出反应l的化学方程式

 

（2）滤液，I中加入Ca0生成的沉淀是

 

，反应2的离子方程式为

 

．
（3）电解制铝的化学方程式是

 

（4）C为浓硫酸，则气体D是

 

，写出由D制备冰晶石的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：①铝土矿的主要成分是Al₂O₃和SiO₂等，加入氢氧化钠溶液氧化铝溶解，过滤得到滤液偏铝酸钠溶液，二氧化硅溶解生成硅酸钠溶液，加入氧化钙生成氢氧化钙，和硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀，过滤得到偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀煅烧得到氧化铝；
②氟化钙和浓硫酸加热反应生成氟化氢气体和硫酸钙，氟化氢和碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石六氟合铝酸钠；
（1）二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水；氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水；
（2）滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入CaO，生成氢氧化钙，氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀；
由工艺流程可知，B为氢氧化铝，故气体A为二氧化碳，滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液通入二氧化碳，生成氢氧化铝与碳酸钠；
（3）由工艺流程可知，气体D含有F元素，应是HF，故C为浓硫酸；根据元素守恒，可知HF与碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石，同时生成二氧化碳、水；
（4）电解熔融的氧化铝生成铝与氧气；阳极生成氧气，部分氧气可以石墨反应生成二氧化碳、CO．

解答： 解：（1）二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+Al₂O₃=2NaAlO₂+H₂O，
故答案为：2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O、2NaOH+Al₂O₃=2NaAlO₂+H₂O；
（2）滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入CaO，生成氢氧化钙，氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀；由工艺流程可知，B为氢氧化铝，故气体A为二氧化碳，滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液通入二氧化碳，生成氢氧化铝与碳酸钠，反应方程式为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-，
故答案为：CaSiO₃；2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（3）电解熔融的氧化铝生成铝与氧气，反应方程式为：2Al₂O₃（熔融）

通电    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；故答案为：2Al₂O₃（熔融）

通电    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；
（4）由工艺流程可知，气体D含有F元素，应是HF，故C为浓硫酸；根据元素守恒，可知HF与碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石，同时生成二氧化碳、水，反应方程式为：12HF+3Na₂CO₃+2Al（OH）₃=2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O，
故答案为：HF；12HF+3Na₂CO₃+2Al（OH）₃=2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O．

点评：本题考查化学工艺流程、无机物推断、常用化学用语等，题目难度中等，理解工艺流程是解题的关键，（4）中HF的制备是中学中比较陌生的知识，现在基本不涉及，是难点、易错点，需要学生基本扎实的据此与运用知识分析解决问题的能力．