Question

鋁是一種應用廣泛的金屬，工業上用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SiO₂等．從鋁土礦中提煉Al₂O₃的流程如圖1所示：
②以螢石（CaF₂）和純堿為原料制備冰晶石的流程如圖2所示：
回答下列問題：
（1）寫出反應1的化學方程式

2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O、2NaOH+Al₂O₃=2NaAlO₂+H₂O

；
（2）濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是

CaSiO₃

，反應2的離子方程式為

2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-

；
（3）E可作為建筑材料，化合物C是

濃H₂SO₄

，寫出由D制備冰晶石的化學方程式

12HF+3Na₂CO₃+2Al（OH）₃=2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O

；
（4）電解制鋁的化學方程式是

2Al₂O₃（熔融）

通電    .

冰晶石

4Al+3O₂↑

，以石墨為電極，陽極產生的混合氣體的成分是

O₂、CO₂（或CO）

．

Answer 1

分析：（1）二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉與水；氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水；
（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，應是HF，故C為濃硫酸；根據元素守恒，可知HF與碳酸鈉、氫氧化鋁反應生成冰晶石，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生成二氧化碳、CO．

解答：解：（1）二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉與水，反應方程式為：2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O，氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，反應方程式為：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）由工藝流程可知，氣體D含有F元素，應是HF，故C為濃硫酸；根據元素守恒，可知HF與碳酸鈉、氫氧化鋁反應生成冰晶石，同時生成二氧化碳、水，反應方程式為：12HF+3Na₂CO₃+2Al（OH）₃=2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O，
故答案為：濃H₂SO₄；12HF+3Na₂CO₃+2Al（OH）₃=2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O；
（4）電解熔融的氧化鋁生成鋁與氧氣，反應方程式為：2Al₂O₃（熔融）

通電    .

冰晶石

4Al+3O₂↑，陽極生成氧氣，部分氧氣可以石墨反應生成二氧化碳、CO，故陽極氣體有O₂、CO₂（或CO）
故答案為：2Al₂O₃（熔融）

通電    .

冰晶石

4Al+3O₂↑；O₂、CO₂（或CO）．

點評：本題考查化學工藝流程、無機物推斷、常用化學用語等，題目難度中等，理解工藝流程是解題的關鍵，（3）中HF的制備是中學中比較陌生的知識，現在基本不涉及，是難點、易錯點，需要學生基本扎實的據此與運用知識分析解決問題的能力．