Question

粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al₂O₃，其流程如下图：

已知烧结过程的产物主要是：NaAlO₂、Ca₂SiO₄、NaFeO₂和Na₂SiO₃等。

（1）写出烧结过程中铝元素转化的化学方程式                 。

（2）操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是                      。

（3）浸出过程中，NaFeO₂可完全水解，水解反应的离子方程式为               。

（4）操作b的名称是           ，所用的玻璃仪器有           、            和烧杯。

（5）“碳化”时生成沉淀，沉淀的化学式为             。

Answer

（1）Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑

（2）提高烧结产物浸出率

（3）FeO2－＋2H2O＝Fe(OH)3↓＋OH－

（4）过滤 漏斗、玻璃棒

（5）Al(OH)3

【解析】

试题分析：（1）根据题给工艺流程和信息知，烧结过程中氧化铝和碳酸钠反应生成偏铝酸钠和二氧化碳，化学方程式为Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑。

（2）操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是增大反应物的接触面积，提高烧结产物浸出率。

（3）NaFeO2完全水解生成氢氧化铁沉淀和氢氧化钠，水解反应的离子方程式为FeO2－＋2H2O＝Fe(OH)3↓＋OH－。

（4）操作b为分离固液混合物的操作，名称是过滤，所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯。

（5）根据题给流程知，“碳化”过程为偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，生成沉淀的化学式为Al(OH)3。

【考点定位】考查工艺流程分析。

【名师点睛】本题以粉煤灰制备氧化铝的工艺流程为载体考查化学方程式、离子方程式的书写，化学实验基本操作及物质的分离、提纯。粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等，当加CaCO3、Na2CO3进行烧结，发生Al2O3 +Na2CO3 NaAlO2+CO2↑、Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2↑ 、2CaCO3 + SiO2 Ca2SiO4 + 2CO2↑ 、 Fe2O3 + Na2CO3 2NaFeO2 + CO2↑ 、C + O2 CO2，所以气体X为CO2，操作a为冷却、研磨，加入碳酸钠溶液浸出，AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-，碳酸钠溶液呈碱性，抑制偏铝酸根离子的水解，NaFeO2可完全水解，FeO2-+2H2O=Fe（OH）3↓+OH-，操作b过滤出Fe（OH）3、Ca2SiO4，加入氧化钙脱硅，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和硅酸根离子反应生成硅酸钙沉淀，操作b过滤出硅酸钙沉淀，滤液为NaAlO2，通入二氧化碳，碳酸酸性强于氢氧化铝，所以发生：NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al(OH）3↓，过滤出沉淀氢氧化铝，加热氢氧化铝生成氧化铝和水，电解氧化铝得到铝和氧气。