Question

工业上常用铝土矿(主要成分为Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃等杂质)为原料制备铝氢化钠，铝氢化钠(NaAlH₄)是有机合成的重要还原剂，工艺流程如图：

已知：SiO₂在“碱液”中转化为铝硅酸钠Na₂Al₂Si_xO₈沉淀。

(1)过量NaOH溶液溶解铝土矿时为了提高浸出率可采取的措施是_______。(任写一种)

(2)反应Ⅰ中所加的NaHCO₃溶液中存在c()+c(OH^-)=_______，电解I的阳极电极方程式_______。

(3)“电解Ⅱ”是电解Na₂CO₃溶液，原理如图所示，物质A为_______。(填化学式)

(4)反应III的化学方程式为_______，某同学经过分析认为可以再设计一个电解槽，电解_______(填物质名称)溶液，更能实现副产物的循环利用。

Answer

加热或粉碎矿石或适当增大氢氧化钠溶液浓度 c(H+)+c(H2CO3) 2O2－-4e－=O2 O2 4NaH＋AlCl3=NaAlH4＋3NaCl 氯化钠

【解析】

以铝土矿(主要成分为Al2O3、SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝氢化钠，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，反应I中碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3，过滤II得到Al(OH)3，灼烧Al(OH)3生成氧化铝，电解I为电解熔融氧化铝生成Al和氧气，纯铝在氯气中燃烧生成氯化铝，氯化铝再与NaH反应生成铝氢化钠(NaAlH4)，据此分析解答。

(1)通过将铝土矿粉碎、增大NaOH溶液浓度、加热及搅拌等措施，可提高NaOH溶液溶解铝土矿时的浸出率；

(2)NaHCO3溶液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)，物料守恒：c(Na+)=c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)，二者加合可得，c()+c(OH-)= c(H+)+c(H2CO3)；电解熔融氧化铝生成铝，O2-在阳极失去电子被氧化生成氧气，故电解I的阳极电极方程式为2O2－-4e－=O2；

(3)电解池的阳极OH−失电子发生氧化反应，生成氧气，即A气体为O2；

(4)氯化铝与NaH反应生成铝氢化钠，发生反应的化学方程式为4NaH＋AlCl3=NaAlH4＋3NaCl，反应生成的副产物NaCl，利用其水溶液电解可得NaOH、H2和Cl2，可循环利用。