Question

【題目】冰晶石(Na3AlF6)微溶于水。冰晶石主要用作冶煉金屬鋁的助熔劑，也可用作農(nóng)作物殺蟲劑、制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光劑等。工業(yè)上用螢石(CaF2含量為96%)、二氧化硅為原料，采用氟硅酸鈉法制備冰晶石，其工藝流程如下：

（1）Na3AlF6中Al的化合價(jià)為__________，濾渣A的主要成分是__________(填化學(xué)式)。

（2）為了提高浸出率，在“酸浸”時(shí)可采取的措施有：①適當(dāng)升高溫度；②攪拌；③__________。

（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，選擇“酸浸”時(shí)最適合的條件為__________。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	螢石品位	硫酸濃度	反應(yīng)溫度/℃	獲得Na2SiF6的質(zhì)量/g
1	96%	25%	60-70	120
2	96%	35%	60-70	153
3	96%	35%	80-90	100
4	96%	40%	60-70	141

（4）寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式__________。

（5）電解熔融Al2O3冶煉鋁，化學(xué)方程式為，下圖表示一定質(zhì)量的Al2O3和Na3AlF6固體混合物受熱過程中，某變量y隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。縱坐標(biāo)表示的是__________。

A.生成O2的速率 B.固體中Na3AlF6的質(zhì)量

C.固體中氧元素的質(zhì)量 D.固體中鋁元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

（6）此生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)為__________(答一條即可)。

Answer 1

【答案】 +3 CaSO4 粉粹礦石，增大反應(yīng)物接觸面積；或適當(dāng)提高H2SO4的濃度(其他符合題意的答案均可) 35%的H2SO4控制反應(yīng)溫度在60-70℃之間 2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2O=Na2AlF6+4NH3·H2O或2NaF+4NH4F+NaAlO2=Na3AlF6+4NH3+2H2O D 原料可以循環(huán)使用；原料利用率高，節(jié)約原料；操作簡單，對(duì)設(shè)備的要求低；(其他符合題意的答案均可)

【解析】（1）Na3AlF6中Al的化合價(jià)為+3，根據(jù)圖示，反應(yīng)①是CaF2、SiO2、H2SO4反應(yīng)生成H2SiF4和A，故濾渣A是CaSO4；

（2）為了提高浸出率，在“酸浸”時(shí)可采取的措施有：粉粹礦石，增大反應(yīng)物接觸面積；或適當(dāng)提高H2SO4的濃度等；

（3）酸浸的目的是想得到更多的H2SiF4，根據(jù)表格，實(shí)驗(yàn)2中獲得Na2SiF6的質(zhì)量最多，選擇“酸浸”時(shí)最適合的條件為35%的H2SO4控制反應(yīng)溫度在60-70℃之間；

（4）根據(jù)流程圖，反應(yīng)③中，NaF、NH4F和NaAlO2生成Na3AlF6和B，B應(yīng)是NH3·H2O，故反應(yīng)③的方程式是：2NaF+4NH4F +NaAlO2+2H2O=Na2AlF6+4NH3·H2O；

（5）一定質(zhì)量的Al2O3和Na3AlF6固體混合物受熱過程中，A、由于該反應(yīng)反應(yīng)物是固體，生成O2的速率不變，A錯(cuò)誤；B、固體中Na3AlF6的作用是降低氧化鋁的熔點(diǎn)，并未參與反應(yīng)，故其質(zhì)量不變，B錯(cuò)誤；C、電解熔融Al2O3得到氧氣，故固體中氧元素的質(zhì)量應(yīng)該減少，故C錯(cuò)誤；D、一定質(zhì)量的Al2O3和Na3AlF6固體混合物受熱過程中，混合物熔化，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，隨著電解的進(jìn)行，固體質(zhì)量減小，固體中鋁元素的質(zhì)量不變，質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，當(dāng)氧化鋁電解完以后，固體質(zhì)量不變，鋁的質(zhì)量不變，故其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，故D正確；故選D。

（6）根據(jù)流程圖，此生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)為原料可以循環(huán)使用；原料利用率高，節(jié)約原料；操作簡單，對(duì)設(shè)備的要求低。