Question

（15分）用磷灰石制磷肥的副產(chǎn)品六氟硅酸鈉(Na2SiF6)可制冰晶石(Na3AlF6)，冰晶石是電解鋁的助熔劑,可降低氧化鋁的熔點。下圖是工業(yè)制鋁的流程圖：

（1）工業(yè)上從鋁土礦制備較高純度Al2O3的主要工藝流程需__________個環(huán)節(jié)，第一步反應的方程式______________________________________________________________

（2）該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作①的濾液是________溶液，濾渣是________ 。

（3）分解脫硅和合成冰晶石化學反應方程式分別為：_________________、____________________。

（4）工藝過程中③和④的目的是_____________________，碳酸鈉和二氧化碳是否夠用 。

（5）電解Al2O3制Al時，I=200kA，一天制Al 1．430 t，電解效率是多少？

 

Answer 1

（1）三 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

（2）NaF SiO2

（3）2Na2CO3+Na2SiF6=SiO2↓+2CO2↑+ 6NaF 6NaF +NaAlO2+2CO2=Na3AlF6↓+2Na2CO3

（4）Na2CO3和CO2循環(huán)使用 理論正好，因有損耗均需補充

（5）88．7%

【解析】

試題分析：（1）工業(yè)上從鋁土礦制備較高純度Al2O3的主要工藝流程，首先加足量的NaOH溶液，使Al轉化為AlO2-,再向該溶液中加足量的硝酸或硫酸，這時Al變?yōu)锳l3+．然后加入足量的氨水得到Al(OH)3沉淀，將其過濾出來，洗滌干凈并烘干。最后灼燒Al(OH)3得到純凈的Al2O3。因此需要三個環(huán)節(jié)。第一步反應的方程式Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。（2）該制備工藝中有兩次過濾操作，有流程圖可知：在過濾操作①的濾液是NaF；濾渣是SiO2；（3）分解脫硅化學反應方程式是2Na2CO3+Na2SiF6=SiO2↓+2CO2↑+ 6NaF；合成冰晶石化學反應方程式分別為：6NaF +NaAlO2+2CO2=Na3AlF6↓+2Na2CO3 ； （4）工藝過程中③和④的目的是Na2CO3和CO2循環(huán)使用，提高物質的利用率、節(jié)能、環(huán)保。由第三步的方程式可知在理論上碳酸鈉和二氧化碳恰好完全反應。而在實際應用使由于物質的利用率不可能100%，所以均需補充。（5）一天制Al 1．430 t，n(e-)=1．430×106g÷27g/mol×3=1．6×105mol．電量Q=1．6×105×6．02×1023×1．6×10-19=1．54×1010,消耗的電能n(e-)=2×105×3600×24=1．73×1010，所以電解效率是（1．54×1010÷1．73×1010）×100%=88．7%．

考點：考查物質的制備、混合物的分離、化學方程式的書寫、電解效率等知識。