Question

(15分)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al₂O₃和冰晶石（Na₃AlF₆）混合熔融电解制得．

①铝土矿的主要成分是Al₂O₃和SiO₂等。从铝土矿中提炼Al₂O₃的流程如图1所示：

图1

图2

②以萤石（CaF₂）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如图2所示：

回答下列问题：

（1）写出反应1的化学方程式                     ；                      。

（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是______，反应2的离子方程式为______；

（3）E可作为建筑材料，化合物C是______，写出由D制备冰晶石的化学方程式______；

（4）电解制铝的化学方程式是______，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是______。

Answer

（1）2NaOH+SiO2＝Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O3＝2NaAlO2+H2O；

（2）CaSiO3；2AlO2-+CO2+3H2O＝2Al（OH）3↓+CO32-；

（3）浓H2SO4；12HF+3Na2CO3+2Al（OH）3＝2Na3AlF6+3CO2+9H2O；

（4）2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑；O2、CO2（或CO）

【解析】

试题分析：（1）铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等，当向铝土矿中加入氢氧化钠溶液时发生反应为2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O。

（2）产生的Na2SiO3和NaAlO2在滤液Ⅰ中，向滤液中加入CaO发生反应CaO+H2O＝Ca(OH)2 Ca(OH)2+ Na2SiO3＝CaSiO3↓+2NaOH，NaAlO2仍然留在滤液Ⅱ中。这时通入CO2气体，发生反应的离子方程式为2AlO2－＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32－。

（3）B是Al(OH)3，滤液Ⅲ含有碳酸钠。Al(OH)3受热分解2Al(OH)3Al2O3+3H2O，电解氧化铝得到单质Al。由于Al2O3熔点很高，为了能使氧化铝在较低的温度下融化，要加入助溶剂冰晶石。它的制法是用萤石和浓硫酸在加热时发生反应硫酸钙和HF。硫酸钙用于建筑材料，由HF和碳酸钠、氢氧化铝发生反应产生冰晶石的方程式为12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O。

（4）在冰晶石作用下1000度左右氧化铝就能融化，发生反应的化学方程式为2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑，从而得到Al。以石墨为电极电解氧化铝时，阳极发生氧化反应产生氧气。但由于温度高，部分氧气和石墨电极发生反应产生CO、CO2，故阳极产生的混合气体的成分是O2、CO2 CO。

考点：考查氧化铝、冰晶石的制备及铝的冶炼的知识。