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SiO₂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1的化学方程式                      ，                                    ；

（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是         ，反应2的离子方程式为                       ；

（3）E可作为建筑材料，化合物C是      ，写出由D制备冰晶石的化学方程式                ；

（4）电解制铝的化学方程式是                               ，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是                     。

Answer

（1）2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O（2分）   2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O（2分）

（2）CaSiO3（2分）         2AlO2－＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32－（2分）

（3）浓H2SO4（1分）    12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O（2分）

（4）2Al2O3 4Al+3O2↑（2分）    O2、CO2（CO）（2分）

【解析】本题呈现的是制备金属铝原料的两个生产流程图：①是从铝土矿中提炼Al2O3②是以萤石和纯碱为原料制备冰晶石。由题意知铝土矿主要成分有Al2O3和SiO2，结合①图，反应Ⅰ加入的是NaOH溶液，

（1）Al2O3（两性氧化物）和SiO2（酸性氧化物）均与NaOH反应，生成盐和水，滤液Ⅰ中成分是Na2SiO3、NaAlO2。

（2）向滤液Ⅰ中加CaO会使Na2SiO3生成CaSiO3沉淀而除去；再向滤液Ⅱ通入气体A（CO2）使NaAlO2与CO2反应而生成Al(OH)3沉淀。

（3）由流程图②知E可作为建筑材料，推知E为CaSO4（作用：可调节水泥的硬化速度），所以C为浓硫酸，气体D则为HF，其原理是利用高沸点的酸制低沸点的酸，反应为：CaF2+H2SO4（浓） CaSO4+2HF↑；再由HF与Na2CO3、Al(OH)3制备冰晶石，此反应看似复杂其实并不难，这是一个复分解反应只要按要求写出各物质并依据原子守恒即可正确的完成该方程式的书写。

（4）电解制铝，以石墨(C)为电极，阳极电极反应为：O2-+2e-=O2↑，在高温下O2会与C反应生成CO2或CO。所以，阳极产生的混合气体成分是O2、CO2（CO）。

【考点定位】 本题是对工业制备Al的综合考查，解题的关键是分析流程图中每步所加试剂的作用及要得到的物质。难度适中。