Question

【题目】冰晶石(Na3A1F6)微溶于水，工业上用萤石(CaF2含量为96％)、二氧化硅为原料，采用氟硅酸钠法制备冰晶石，其工艺流程如下：

(1)Na3AlF6中氟、铝以共价键结合，写出Na3A1F6中所含阳离子的电子式____________，滤渣A的主要成分是___________(填名称)。

(2)为探究适合“酸浸”的条件，取4份相同样品进行实验，所得结果如下表所示：

①实验3比实验2获得。Na2SiF6的质量低的原因可能是_________________________。

②选择“酸浸”时所采用的最适合条件为_____________________。

(3)写出反应③的离子方程式：______________________________。

(4)“操作i”不能用硅酸盐质设备进行分离的原因_____________________________。

(5)经测定，操作i所得滤液中所含杂质中K+浓度为0.05mol·L-1，当Na+浓度降为0.01mol·L-1时，若不考虑其它离子影响和溶液体积变化，K+_____(填“是”或“否”)开始沉淀。(已知25℃时，Ksp(Na3AlF6)=4.0×10-10，Ksp(K3A1F6)=6.0×10-8)

Answer 1

【答案】 Na+ 硫酸钙 温度过高，HF挥发，造成获得Na2SiF6的质量降低 35%H2SO4、60～70℃ 3Na++4NH4++6F-+AlO2-+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O或3Na++4NH4++6F-+AlO2-=Na3AlF6↓+4NH3++2H2O 滤液中F-水解生成的HF腐蚀硅酸盐质设备 否

【解析】Na3AlF6中氟、铝以共价键结合形成AlF6-阴离子，Na3A1F6中所含阳离子为Na+，其电子式为Na+；根据图示，反应①是CaF2、SiO2、H2SO4反应生成H2SiF6和滤渣A，故滤渣A的主要成分是硫酸钙。

(2)①比较实验3和实验2的条件可知，其他条件相同，实验3的温度比实验2的高，因此，获得Na2SiF6的质量低的原因可能是温度过高，HF挥发，造成获得Na2SiF6的质量降低。

②酸浸的目的是想得到更多H2SiF6，根据表格数据，实验2中获得Na2SiF6的质量最大，所以选择“酸浸”时所采用的最适合条件为35%H2SO4、60～70℃。

(3)根据流程图，反应③中，NaF、NH4F和NaAlO2反应生成Na2SiF6和B,B应是NH3·H2O,故反应③的离子方程式：3Na++4NH4++6F-+AlO2-+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O或3Na++4NH4++6F-+AlO2-=Na3AlF6↓+4NH3++2H2O 。

(4)根据流程图，操作1所得滤液中F-水解生成的HF腐蚀硅酸盐质设备，所以“操作i”不能用硅酸盐质设备进行分离。

(5)根据Ksp(Na3AlF6)=c3(Na+)·c(AlF6-)=4.0×10-10①，Ksp(K3A1F6)=c3(K+)·c(AlF6-)=6.0×10-8②，

两式相除②/①得：c3(K+)/c3(Na+)=6.0×10-8/4.0×10-10=150,当Na+浓度降为0.01mol·L-1时，

代如上式，得c3(K+)=1.5×10-4，即c(K+)=0.053mol/L>0.05mol·L-1，故不会产生沉淀。本题答案为：否。