Question

8．工業(yè)上電解氧化鋁以冰晶石（Na₃AlF₆）作助熔劑，已知冰晶石難溶于水．用螢石（CaF₂）為原料生產(chǎn)Na₃AlF₆的流程如下

試結合生產(chǎn)流程回答下列問題：
（1）上述流程中涉及的過濾操作所用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；
（2）用水浸取后所得殘渣的主要成分是CaSiO₃，請寫出煅燒時總反應的化學方程式CaF₂+SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+2NaF+CO₂↑；
（3）煅燒產(chǎn)生的氣體可用于聯(lián)合制堿，其相應的化學方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；煅燒后的固體在浸取前進行粉碎的目的是使NaF快速完全溶解；
（4）干燥前，檢驗冰晶石是否洗滌干凈的實驗方法是取最后一次洗滌液少量于試管中，滴加氯化鋇溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀證明已洗滌干凈，反之，則未洗滌干凈；
（5）向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液發(fā)生反應的離子方程式：6F^-+Al³⁺+3Na⁺═Na₃AlF₆↓；NaF溶液呈堿性，因此在加入硫酸鋁溶液前，需先用硫酸將NaF溶液的pH下調至5左右，否則可能產(chǎn)生副產(chǎn)物Al（OH）₃；
（6）975kg含CaF₂ 80%的螢石（雜質不含氟元素）理論上可生產(chǎn)Na₃AlF₆700kg（設生產(chǎn)過程中的每一步含氟物質均完全轉化）．

Answer 1

分析 工業(yè)上生產(chǎn)Na₃AlF₆的主要流程：氟化鈣、石英、純堿高溫煅燒：CaF₂+Na₂CO₃ +SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂↑+2NaF+CaSiO₃↓，加水浸取，殘渣為CaSiO₃，加入硫酸鋁，硫酸鋁與NaF（aq）反應的離子方程式為：3Na⁺+6F^-+Al³⁺=Na₃AlF₆↓，過濾、洗滌、干燥得純凈的Na₃AlF₆產(chǎn)品，
（1）過濾操作所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；  
（2）煅燒時的反應物有CaF₂、SiO₂、Na₂CO₃，生成物已知的有CO₂、CaSiO₃，根據(jù)質量守恒定律可知另一產(chǎn)物為NaF，得到煅燒時方程式；
（3）聯(lián)合制堿法又稱侯氏制堿法，其基礎反應為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；工業(yè)上粉碎固體的目的一般為增大接觸面積，加快反應速率，或溶解速率；
（4）冰晶石如果沒有洗凈，則最后一次洗滌液中會有Na⁺或SO₄^2-，一般檢驗SO₄^2-；
（5）向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液，生成物為不溶于水的Na₃AlF₆，直接得到離子方程式；向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液可以得到Na₃AlF₆，氟調子水解，溶液呈堿性，溶液pH較高時，鋁離子會生成氫氧化鋁沉淀；
（6）根據(jù)氟元素守恒可計算出Na₃AlF₆的質量．

解答 解：工業(yè)上生產(chǎn)Na₃AlF₆的主要流程：氟化鈣、石英、純堿高溫煅燒：CaF₂+Na₂CO₃ +SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂↑+2NaF+CaSiO₃↓，加水浸取，殘渣為CaSiO₃，加入硫酸鋁，硫酸鋁與NaF（aq）反應的離子方程式為：3Na⁺+6F^-+Al³⁺=Na₃AlF₆↓，過濾、洗滌、干燥得純凈的Na₃AlF₆產(chǎn)品，
（1）過濾操作所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，故答案為：燒杯；玻璃棒；
（2）煅燒時的反應物有CaF₂、SiO₂、Na₂CO₃，生成物已知的有CO₂、CaSiO₃，根據(jù)質量守恒定律可知另一產(chǎn)物為NaF，得到煅燒時方程式；CaF₂+SiO₂+Na₂CO₃═CaSiO₃+2NaF+CO₂↑，故答案為：CaF₂+SiO₂+Na₂CO₃═CaSiO₃+2NaF+CO₂↑；
（3）聯(lián)合制堿法又稱侯氏制堿法，其基礎反應為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；工業(yè)上粉碎固體的目的一般為增大接觸面積，加快反應速率，或溶解速率，故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；使NaF快速完全溶解；
（4）冰晶石如果沒有洗凈，則最后一次洗滌液中會有Na⁺或SO₄^2-，一般檢驗SO₄^2-，故答案為：取最后一次洗滌液少量于試管中，滴加氯化鋇溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀證明已洗滌干凈，反之，則未洗滌干凈（也可用焰色反應檢驗Na⁺）；
（5）向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液，生成物為不溶于水的Na₃AlF₆，直接得到離子方程式為6F^-+Al³⁺+3Na⁺═Na₃AlF₆↓；向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液可以得到Na₃AlF₆，氟調子水解，溶液呈堿性，溶液pH較高時，鋁離子會生成氫氧化鋁沉淀，故答案為：6F^-+Al³⁺+3Na⁺═Na₃AlF₆↓；Al（OH）₃；（6）975kg螢石中氟元素的物質的量為 $\frac{975×1000×80%}{78}$×2mol=2000mol，根據(jù)氟元素守恒可知，理論上可生產(chǎn)Na₃AlF₆的質量為210×2000×$\frac{1}{6}$g=700kg，故答案為：700．

點評 本題考查了Na₃AlF₆的制備，涉及物質的分離與提純、離子反應方程式的書寫、化學計算，理解原理以及熟練綜合應用元素化合物知識是解答關鍵，題目難度中等．