Question

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的化學方程式是：                               。

（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            性（填“酸”或“堿”）。

（3）“轉(zhuǎn)化”時加入NaOH的主要作用是                               （用離子方程式表示）。

（4）上述工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是                、                和水。

（5）以Al₂O₃為原料，以石墨為電極，通過電解法可制得金屬鋁。電解池中接電源負極的一極的電極反應式是                    。長時間電解后，需要更換新的石墨電極的是         極（填“陰”或“陽”）。

 

Answer 1

【答案】

（14分）（1）Na₂CO₃+Al₂O₃ 2NaAlO₂+CO₂↑   （2分） （2）堿  （2分）；  

（3）HCO₃^－ + OH^－＝H₂O + CO₃^2－  (2分)

（4）Na₂CO₃ 、CO₂(不分先后，每個2分)  （5）Al³⁺+ 3e^－＝Al   (2分)    陽  (2分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)原子守恒可知，氧化鋁和碳酸鈉在高溫下反應生成偏鋁酸鈉的同時，一定還有二氧化碳產(chǎn)生，所以反應化學方程式為Na₂CO₃+Al₂O₃ 2NaAlO₂+CO₂↑。

（2）偏鋁酸根離子水解呈堿性，所以要抑制其水解，“浸取”時應在堿性條件下進行。

（3）由工藝流程可知，濾液中主要含有碳酸氫鉀、碳酸氫鈉，“轉(zhuǎn)化”時加入NaOH，將碳酸氫鉀、碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鉀、碳酸鈉，反應離子反應方程式為HCO₃^－ + OH^－＝H₂O + CO₃^2－。

（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，所以碳酸鈉是可以參與可循環(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，所以二氧化碳也是可以參與循環(huán)使用的物質(zhì)。

（5）電解池中連接電源負極的電極為陰極，陰極得到電子，發(fā)生還原反應。所以鋁離子在陰極放電生成Al，電極反應式為Al³⁺+ 3e^－＝Al。電極過程中陽極生成氧氣，生成的氧氣會和碳反應生成二氧化碳，陽極石墨被消耗，因此需要更換新的石墨電極的是陽極。

考點：考查方程式的書寫、鋁及其化合物的性質(zhì)、反應條件的可知、原料的利用、電化學原理的應用和電極反應式的書寫等