Question

钾长石(K₂Al₂Si₆O₁₆)通常也称正长石，主要用于生产玻璃、陶瓷制品，还可用于制取钾肥。某学习小组以钾长石为主要原料，从中提取氧化铝、碳酸钾等物质，工艺流程如下：

回答以下问题：

(1) 请以氧化物组成的形式表示钾长石的化学式为_____________

(2) 钾长石中的钾元素和铝元素在Na₂CO₃作用下转化为可溶性的KAlO₂ 和NaAlO₂，写出Al₂O₃ 转化为NaAlO₂ 的化学方程式_____________________。

(3) 已知“浸取”时应保持溶液呈碱性，分析其原因为____________(用离子方程式解释)，若要提高浸取的速率，可采取的措施有_______________(回答一条)。

(4) 滤液1的主要成分是_________(填写化学式)

(5) 此工艺中可以循环利用的主要物质是________、___________和水。

(6) 以石墨为电极，通过电解Al₂O₃ 可制得金属铝。电解池中接电源负极的一极的电极反应式是_______。长时间电解后，需要更换新的石墨电极的是___极(填“阴”或“阳”)。

Answer

K2O·Al2O3·6SiO2 Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑ AlO2-+ 2H2OAl(OH)3+OH- 不断搅拌(或适当加热、将固体粉粹成更小的颗粒) NaHCO3；KHCO3 Na2CO3 CO2 Al3++ 3e-=Al 阳

【解析】试题分析：本题以钾长石为原料提取Al2O3、K2CO3的流程为载体，考查流程的分析、硅酸盐的表示、化学方程式的书写、盐类的水解、反应条件的控制、铝的冶炼。

（1）钾长石的化学式为K2Al2Si6O16，根据原子守恒，以氧化物组成的形式表示钾长石的化学式为K2O·Al2O3·6SiO2。

（2）Al2O3与Na2CO3在高温下反应生成NaAlO2和CO2，反应的化学方程式为Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。

（3）根据流程，浸出液中含KAlO2、NaAlO2，KAlO2、NaAlO2都属于强碱弱酸盐，溶液中存在水解平衡：AlO2-+2H2OAl（OH）3+OH-；“浸取”时保持溶液呈碱性，可抑制AlO2-的水解。若用提高浸取的速率，可采取的措施有：不断搅拌、适当加热、将固体粉碎成更小的颗粒。

（4）向浸出液中通入过量CO2，发生的反应有：CO2+KAlO2+2H2O=Al（OH）3↓+KHCO3、CO2+NaAlO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，过滤滤出Al（OH）3，滤液1的主要成分为KHCO3、NaHCO3。

（5）根据流程，煅烧时产生CO2，浸出液中需要通入CO2；结晶后得到碳酸钠晶体，煅烧中需要Na2CO3；此工艺中可以循环利用的主要物质是Na2CO3、CO2和水。

（6）电解池中接电源负极的一极为阴极，阴极电极反应式为Al3++3e-=Al。以石墨为电极，电解熔融的Al2O3，阳极的电极反应式为2O2--4e-=O2↑，阳极生成的O2与石墨反应消耗石墨，长时间电解后，需要更换新的石墨电极的是阳极。