Question

2016年10月17日7点30分，神舟十一号载人飞船发射升空。制造航天飞船的主要材料是铝，工业上制铝时用冰晶石（Na₃AlF₆）做助熔剂，冰晶石制备流程有如下两种：

方案一：以纯碱和萤石（CaF₂）为主要原料

方案二：以碳酸氢铵和六氟合硅酸为主要原料

（1）方案一中B可作为建筑材料，化合物A 是________，写出由C制备冰晶石的化学方程式____________________________。

（2）方案二中反应1产生的气体是_____________，反应2后滤液中主要成分的用途_________。

（3）方案二中反应2化学方程式________________________。

（4）工业电解制铝的阴极反应式为_________________，以石墨为电极维持电流180千安电解5小时生成铝270千克，则电流效率η（η＝实际产量／理论产量）为_______。（法拉第常数F = 96500 C·mol^-1）

Answer

浓硫酸 12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O CO2 用作氮肥 12NH4Cl+Al2(SO4)3+Na2SO4= 2Na3AlF6↓+(NH4)2SO4 Al3++3e-=Al 89.4%

【解析】（1）B是常用建筑材料为硫酸钙，故A是浓硫酸，气体C是HF，反应是HF与Na2CO3、Al(OH)3反应，故方程式为12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O；

（2）从元素守恒看气体是CO2，滤液的中主要成分是(NH4)2SO4，常用作氮肥；

（3）化学方程式为12NH4Cl+Al2(SO4)3+Na2SO4= 2Na3AlF6↓+(NH4)2SO4；

（4）阴极反应式为Al3++3e-=Al，电量Q=180×103A×5h=180×103×5×3600C，电解生成的铝转移电子电量为C，电流效率为η==89.4％。

点睛：解答综合性实验设计与评价题的基本流程：原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。具体分析为：①实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？②所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择)。③有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。④有关操作：技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。⑤实验现象：自下而上，自左而右全面观察。⑥实验结论：直接结论或导出结论。