铝是一种应用广泛的金属,在工业上用和冰晶石
混合熔电解制得。
Ⅰ.铝土矿的主要成分是和
等。从铝土矿中提炼
的流程如下:
(1)写出反应1中涉及的任意一个化学方程式______;
(2)滤液Ⅰ中加入的CaO生成的沉淀是_____,已知气体A在标准状况下的密度为1.96g/L,反应2的离子方程式为______;
Ⅱ.以萤石和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:
(3)萤石的电子式______;
(4)若E为硫酸钙,D为最稳定的气态氢化物,则化合物C是______,写出由D制备冰晶石的化学方程式_______;
(5)工业电解制铝若以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是_______。
2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O或2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O CaSiO3 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32- 浓硫酸 12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O O2、CO2(CO)
【分析】
Ⅰ.铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等,加入氢氧化钠溶液氧化铝溶解,过滤得到滤液偏铝酸钠溶液,二氧化硅溶解生成硅酸钠溶液,加入氧化钙生成氢氧化钙,和硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀,过滤得到偏铝酸钠溶液,通入气体A得到氢氧化铝沉淀,煅烧氢氧化铝得到氧化铝;
Ⅱ.根据原子守恒,氟化钙和浓硫酸加热反应生成氟化氢气体和硫酸钙,氟化氢和碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石(六氟合铝酸钠)。电解氧化铝阳极生成氧气,据此解答。
【详解】
I.(1)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水,反应方程式为:2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O,
故答案为2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O或2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O;
(2)滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠,加入CaO,生成氢氧化钙,氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀;由工艺流程可知,B为氢氧化铝,A与偏铝酸钠溶液反应生成Al(OH)3沉淀,气体A在标准状况下的密度为1.96g/L,气体A的摩尔质量为1.96g/L×22.4L/mol=44g/mol,故气体A为二氧化碳,滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液通入二氧化碳,生成氢氧化铝与碳酸钠,反应的离子方程式为:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-,
故答案为CaSiO3;2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-;
II.(3)CaF2为离子化合物,电子式为,
故答案为;
(4)由工艺流程可知,E为硫酸钙,D为最稳定的气态氢化物,D是HF,故C为浓硫酸;根据元素守恒,可知HF与碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石,同时生成二氧化碳、水,反应方程式为:12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O,
故答案为浓硫酸;12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O;
(5)工业电解制铝若以石墨为电极,阳极反应式为2O2--4e-=O2↑,高温下C与O2反应生成CO2或CO,则阳极产生的混合气体的成分是 O2、CO2(CO)。
故答案为 O2、CO2(CO)。
【点睛】
本题考查化学工艺流程、无机物推断、常用化学用语等,理解工艺流程是解题的关键,(4)中HF的制备是中学中比较陌生的知识,现在基本不涉及,是难点、易错点,学生需要扎实的基本知识与运用知识分析解决问题的能力。
电冶金:
(1)电解法:用电解的手段将活泼金属(如Na、Ca、 Mg、Al)从它们的化合物中还原出来的方法。
(2)实例
a.电解熔融NaCl制Na
b.电解熔融Al2O3制Al
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类比推理是学习化学的重要的思维方法,下列陈述Ⅰ及类比推理陈述Ⅱ均正确的是
选项 | 陈述Ⅰ | 类比推理陈述Ⅱ |
A | 单质的熔点 Br2 < I2 | 单质的熔点 Li < Na |
B | 工业上电解熔融的 Al2O3 得到铝单质 | 工业上电解熔融的 MgO 得到镁单质 |
C | 还原性:I->Br- | 还原性:P3->N3- |
D | 实验室:Cl2+2KBr(aq)=2KCl(aq)+Br2 | 实验室:F2+2KBr(aq)=2KF(aq)+Br2 |
A.A B.B C.C D.D