Question

18．某科研小組以難溶性鉀長石（K₂O•Al₂O₃•6SiO₂）為原料，提取Al₂O₃、K₂CO₃等物質(zhì)，工藝流程如下：

（1）煅燒過程中有如下反應發(fā)生：
①鉀長石中的硅元素在CaCO₃作用下轉(zhuǎn)化為CaSiO₃，寫出SiO₂轉(zhuǎn)化為CaSiO₃的化學方程式：CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑．
②鉀長石中的鉀元素和鋁元素在Na₂CO₃作用下轉(zhuǎn)化為可溶性的NaAlO₂和KAlO₂，寫出Al₂O₃轉(zhuǎn)化為NaAlO₂的化學方程式：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑．
（2）已知NaAlO₂和KAlO₂易發(fā)生如下水解反應：AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-．“浸取”時應保持溶液呈堿性（填“酸”或“堿”），“浸取”時不斷攪拌的目的是提高浸取速率．
（3）“轉(zhuǎn)化”時加入NaOH的主要作用是（用離子方程式表示）HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O．
（4）上述工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是Na₂CO₃、CO₂和水．

Answer 1

分析 難溶性鉀長石（K₂O•Al₂O₃•6SiO₂）為原料加入碳酸鈣，碳酸鈉高溫煅燒后加入水浸取得到浸出渣為硅酸鈣，浸取液為NaAlO₂和KAlO₂溶液，通入過量二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀過濾得到固體氫氧化鋁．灼燒分解生成氧化鋁；濾液中主要是碳酸氫鈉、碳酸氫鉀溶液，加入氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉、碳酸鉀，經(jīng)重結晶得到碳酸鈉、碳酸鉀；
（1）①碳酸鈣與二氧化硅在高溫條件下反應生成硅酸鈣和二氧化碳；
②氧化鋁和碳酸鈉在高溫下反應生成偏鋁酸鈉和二氧化碳；
（2）偏鋁酸根離子在堿性條件下不水解；浸取時不斷攪拌目的是提高速率；
（3）碳酸氫根離子與氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水；
（4）根據(jù)流程圖推測可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)．

解答 解：（1）①碳酸鈣與二氧化硅在高溫條件下反應生成硅酸鈣和二氧化碳，該反應的化學方程式為：CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，
故答案為：CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑；
②氧化鋁和碳酸鈉在高溫下反應生成偏鋁酸鈉和二氧化碳，Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑，故答案為：Al₂O₃+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）偏鋁酸根離子是強堿弱酸鹽，在酸性溶液中會發(fā)生反應生成沉淀或鋁離子，在中性溶液中會發(fā)生水解生成氫氧化鋁，只有在堿性條件下，不反應不水解，所以在須在堿性條件下，“浸取”時不斷攪拌能提高浸取速率，
故答案為：堿；提高浸取速率；
（3）碳酸氫根離子與氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，碳酸氫根離子是弱酸的酸根離子不能拆成碳酸根離子和氫離子，離子反應方程式為HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，故答案為：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（4）煅燒時需要碳酸鈉，在流程圖提取碳酸鉀之前可得到碳酸鈉，所以碳酸鈉為可循環(huán)利用的物質(zhì)，在浸出液中需通二氧化碳，而碳酸鈣與二氧化硅、氧化鋁和碳酸鈉在高溫下反應都有二氧化碳生成，所以，二氧化碳是可循環(huán)使用的物質(zhì)，
故答案為：Na₂CO₃；CO₂．

點評 本題以鉀長石的加工為載體，考查混合物的分離和提純，側重考查實驗基本操作、元素化合物性質(zhì)，明確流程圖中各個步驟發(fā)生的反應及物質(zhì)分離方法是解本題關鍵，題目難度不大．