Question

7．冰晶石（Na₃ AlF₆）難溶于水，廣泛應(yīng)用于鋁的冶煉．工業(yè)上用螢石（CaF₂）為原料生產(chǎn)Na₃ AlF₆：

回答下列問(wèn)題：
（1）在鋁的冶煉中，Na₃AIF₆的作用是降低Al₂O₃的熔化溫度，增強(qiáng)體系的導(dǎo)電性．
（2）煅燒時(shí)總反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaF₂+SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+2NaF+CO₂↑，用水浸取后殘?jiān)�的主要成分是CaSiO₃．
（3）煅燒后的固體在浸取前進(jìn)行粉碎的目的是加速可溶物的溶解，為達(dá)到相同目的，常溫浸取時(shí)還可采取的措施是充分?jǐn)嚢瑁?br />（4）寫(xiě)出向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：3Na⁺+Al³⁺+6F^-=NaAlF₆↓．
NaF溶液呈堿性，用離子方程式表示其原因：F^-+H₂O?HF+OH^-，因此在按化學(xué)計(jì)量加入硫酸鋁溶液前，需先用硫酸將NaF溶液的pH下調(diào)至5左右，否則可能產(chǎn)生副產(chǎn)物Al（OH）₃．
（5）97.5kg含CaF₂ 80%螢石（雜質(zhì)不含氟元素）理論上可生產(chǎn)Na₃AlF₆70kg（設(shè)生產(chǎn)過(guò)程中的每一步含氟物質(zhì)均完全轉(zhuǎn)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?jiān)鼮镃aSiO₃，加入硫酸鋁，
硫酸鋁與NaF（aq）反應(yīng)的離子方程式為：3Na⁺+6F^-+Al³⁺=Na₃AlF₆↓，過(guò)濾、洗滌、干燥得純凈的Na₃AlF₆產(chǎn)品，
（1）工業(yè)上用電解氧化鋁的方法冶煉鋁，由于氧化鋁的熔點(diǎn)較高，所以用Na₃AIF₆降低Al₂O₃的熔化溫度，增強(qiáng)體系的導(dǎo)電性，據(jù)此答題；
（2）根據(jù)上面的分析可知?dú)堅(jiān)�的主要成分�?br />（3）固體在浸取前進(jìn)行粉碎，增大表面積，加快反應(yīng)速率；根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素答題；
（4）向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液可以得到Na₃AlF₆，氟調(diào)子水解，溶液呈堿性，溶液pH較高時(shí)，鋁離子會(huì)生成氫氧化鋁沉淀；
（5）根據(jù)氟元素守恒可計(jì)算出Na₃AlF₆的質(zhì)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?jiān)鼮镃aSiO₃，加入硫酸鋁，
硫酸鋁與NaF（aq）反應(yīng)的離子方程式為：3Na⁺+6F^-+Al³⁺=Na₃AlF₆↓，過(guò)濾、洗滌、干燥得純凈的Na₃AlF₆產(chǎn)品，
（1）工業(yè)上用電解氧化鋁的方法冶煉鋁，由于氧化鋁的熔點(diǎn)較高，所以用Na₃AIF₆降低Al₂O₃的熔化溫度，增強(qiáng)體系的導(dǎo)電性，
故答案為：降低Al₂O₃的熔化溫度，增強(qiáng)體系的導(dǎo)電性；
（2）根據(jù)上面的分析可知?dú)堅(jiān)�的主要成分為CaSiO₃，故答案為：CaSiO₃；
（3）固體在浸取前進(jìn)行粉碎，增大表面積，加速可溶物的溶解，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可和，常溫浸取時(shí)還可采取的措施是 充分?jǐn)嚢瑁?br />故答案為：加速可溶物的溶解； 充分?jǐn)嚢瑁?br />（4）向NaF溶液中加入硫酸鋁溶液可以得到Na₃AlF₆，反應(yīng)的離子方程式為，氟調(diào)子水解，溶液呈堿性，離子方程式為F^-+H₂O?HF+OH^-，溶液pH較高時(shí)，鋁離子會(huì)生成Al（OH）₃沉淀，
故答案為：3Na⁺+Al³⁺+6F^-=NaAlF₆↓；F^-+H₂O?HF+OH^-；Al（OH）₃；
（5）97.5kg含CaF₂ 80%螢石中氟元素的物質(zhì)的量為$\frac{97.5×1000×80%}{78}×2$mol=2000mol，根據(jù)氟元素守恒可知，理論上可生產(chǎn)Na₃AlF₆的質(zhì)量為210×2000×$\frac{1}{6}$g=70kg，
故答案為：70．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了Na₃AlF₆的制備，涉及物質(zhì)的分離與提純、離子反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)計(jì)算，理解原理以及熟練綜合應(yīng)用元素化合物知識(shí)是解答關(guān)鍵，題目難度中等．