Question

冰晶石又名六氟铝酸钠(Na₃AlF₆)，白色固体，微溶于水，常用作电解铝工业的助熔剂。工业上用萤石(主要成分是CaF₂)、浓硫酸、氢氧化铝和碳酸钠溶液通过湿法制备冰晶石，某化学实验小组模拟工业上制取Na₃AlF₆的装置图如图(该装置均由聚四氟乙烯仪器组装而成)。

已知：CaF₂+H₂SO₄CaSO₄+2HF↑

(1)装置Ⅲ的作用为__。

(2)在实验过程中，装置Ⅱ中有CO₂气体逸出，同时观察到有白色固体析出，请写出该反应的离子方程式：__。

(3)在实验过程中，先向装置Ⅱ中通入HF气体，然后再滴加Na₂CO₃溶液，而不是先将Na₂CO₃和Al(OH)₃混合后再通入HF气体，其原因是__。

(4)装置Ⅱ反应后的混合液经过过滤可得到Na₃AlF₆晶体，在过滤操作中确定沉淀已经洗涤干净的方法是__。

(5)萤石中含有少量的Fe₂O₃杂质，可用装置Ⅰ反应后的溶液来测定氟化钙的含量。具体操作如下：取8.0g萤石加入装置Ⅰ中，完全反应后，将混合液加水稀释，然后加入足量的KI固体，再以淀粉为指示剂，用0.1000mol·L^－1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定，当出现__现象时，到达滴定终点，消耗Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则萤石中氟化钙的百分含量为__。(已知：I₂＋2=＋2I^－)

Answer

作为安全瓶，防止倒吸 2Al(OH)3＋12HF＋6Na+＋3=2NaAlF6↓＋3CO2↑＋9H2O 碳酸钠溶液呈碱性，Na2CO3会首先与HF反应，不利于Al(OH)3的溶解 取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀已洗涤干净 溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复 96%

【解析】

该制备实验原理是利用I装置中浓硫酸与CaF2反应制备HF，将生成物HF进入II装置中，向II装置中滴加Na2CO3溶液，利用II装置中物质之间反应制备Na3AlF6，III装置用作安全瓶防倒吸，因HF具有污染性，不能直接排放，因此利用IV装置吸收未完全反应的HF，据此实验原理解答。

（1）HF气体与NaOH反应较快，需要防倒吸，所以装置III的作用作为安全瓶，防止倒吸，故答案为：作为安全瓶，防止倒吸；

（2）装置II中析出的白色固体为Na3AlF6，又有CO2气体逸出，根据原子守恒以及电荷守恒可知反应的离子方程式为：2Al(OH)3＋12HF＋6Na+＋3=2NaAlF6↓＋3CO2↑＋9H2O，故答案为：2Al(OH)3＋12HF＋6Na+＋3=2NaAlF6↓＋3CO2↑＋9H2O；

（3）若先将HF气体通入Na2CO3和A1(OH)3混合物中，碳酸钠溶液呈碱性，会首先与HF反应，不利于Al(OH)3的溶解，故答案为：碳酸钠溶液呈碱性，Na2CO3会首先与HF反应，不利于Al(OH)3的溶解；

（4）制备Na3AlF6的过程中，Na2CO3溶液是过量的，可检验最后一次洗涤液是否含有，所以所用试剂为BaCl2溶液，即取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀已洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀已洗涤干净；

（5）Fe2O3与硫酸反应生成Fe3+，Fe3+氧化I−生成I2，此时溶液呈蓝色，加入Na2S2O3溶液，I2被还原，溶液变成无色；利用守恒建立关系式：由Fe2O3∼2Fe3+∼2Fe2+∼2e−和有Fe2O3∼2，n(Fe2O3)=，m(Fe2O3)=nM=0.002mol×160g/mol=0.32g；萤石中氟化钙的百分含量，故答案为：溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复；96%。