Question

（15分）用磷灰石制磷肥的副产品六氟硅酸钠(Na₂SiF₆)可制冰晶石(Na₃AlF₆)，冰晶石是电解铝的助熔剂,可降低氧化铝的熔点。下图是工业制铝的流程图：

（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al₂O₃的主要工艺流程需__________个环节，第一步反应的方程式______________________________________________________________

（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________溶液，滤渣是________     。

（3）分解脱硅和合成冰晶石化学反应方程式分别为：_________________、____________________。

（4）工艺过程中③和④的目的是_____________________，碳酸钠和二氧化碳是否够用                。

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

Answer

（1）三 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

（2）NaF SiO2

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

（4）Na2CO3和CO2循环使用 理论正好，因有损耗均需补充

（5）88．7%

【解析】

试题分析：（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程，首先加足量的NaOH溶液，使Al转化为AlO2-,再向该溶液中加足量的硝酸或硫酸，这时Al变为Al3+．然后加入足量的氨水得到Al(OH)3沉淀，将其过滤出来，洗涤干净并烘干。最后灼烧Al(OH)3得到纯净的Al2O3。因此需要三个环节。第一步反应的方程式Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。（2）该制备工艺中有两次过滤操作，有流程图可知：在过滤操作①的滤液是NaF；滤渣是SiO2；（3）分解脱硅化学反应方程式是2Na2CO3+Na2SiF6=SiO2↓+2CO2↑+ 6NaF；合成冰晶石化学反应方程式分别为：6NaF +NaAlO2+2CO2=Na3AlF6↓+2Na2CO3 ； （4）工艺过程中③和④的目的是Na2CO3和CO2循环使用，提高物质的利用率、节能、环保。由第三步的方程式可知在理论上碳酸钠和二氧化碳恰好完全反应。而在实际应用使由于物质的利用率不可能100%，所以均需补充。（5）一天制Al 1．430 t，n(e-)=1．430×106g÷27g/mol×3=1．6×105mol．电量Q=1．6×105×6．02×1023×1．6×10-19=1．54×1010,消耗的电能n(e-)=2×105×3600×24=1．73×1010，所以电解效率是（1．54×1010÷1．73×1010）×100%=88．7%．

考点：考查物质的制备、混合物的分离、化学方程式的书写、电解效率等知识。