(2013?濟寧二模)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(xué)方程式是:
Al2O3+Na2CO3
 高溫 
.
 
2NaAlO2+CO2
Al2O3+Na2CO3
 高溫 
.
 
2NaAlO2+CO2

(2)已知NaAlO2和KAlO2易發(fā)生如下水解反應(yīng):AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-,“浸取”時應(yīng)保持溶液呈
性(填“酸”或“堿”).
(3)“轉(zhuǎn)化”時加入NaOH的主要作用是
HCO3-+2OH-=CO32-+H2O
HCO3-+2OH-=CO32-+H2O
(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
Na2CO3
Na2CO3
CO2
CO2
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(yīng)式是
Al3++3e-=Al
Al3++3e-=Al
.長時間電解后,需要更換新的石墨電極的是
極(填“陰”或“陽”).
分析:(1)氧化鋁和碳酸鈉在高溫下反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳;
(2)偏鋁酸根離子水解呈堿性,應(yīng)在堿性條件下防止水解;
(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;
(4)反應(yīng)產(chǎn)物中的物質(zhì)在工藝流程中又可作為反應(yīng)物參加反應(yīng),該物質(zhì)可以循環(huán)利用;
(5)電解池中連接電源負極的電極為陰極,陰極發(fā)生還原反應(yīng),鋁離子在陰極放電生成Al;
電極過程中陽極生成氧氣會和碳反應(yīng)生成二氧化碳,陽極石墨被消耗.
解答:解:(1)氧化鋁和碳酸鈉在高溫下反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和二氧化碳,反應(yīng)方程式為Al2O3+Na2CO3
 高溫 
.
 
2NaAlO2+CO2↑,
故答案為:Al2O3+Na2CO3
 高溫 
.
 
2NaAlO2+CO2↑;
(2)偏鋁酸根離子水解呈堿性,應(yīng)在堿性條件下防止水解,故“浸取”時應(yīng)保持溶液呈堿性,
故答案為:堿;
(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(yīng)離子反應(yīng)方程式為:HCO3-+2OH-=CO32-+H2O,
故答案為:HCO3-+2OH-=CO32-+H2O;
(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,所以碳酸鈉為可循環(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(yīng)都有二氧化碳生成,所以,二氧化碳是可循環(huán)使用的物質(zhì),故答案為:Na2CO3;CO2;
(5)電解池中連接電源負極的電極為陰極,陰極發(fā)生還原反應(yīng),鋁離子在陰極放電生成Al,電極反應(yīng)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(yīng)生成二氧化碳,陽極石墨被消耗,故需要更換新的石墨電極的是陽極,故答案為:Al3++3e-=Al;陽.
點評:本題主要考查了A1203、K2CO3等物質(zhì)的提取、電解原理、鹽類水解等,是工藝流程題目,依據(jù)相關(guān)的物質(zhì)的性質(zhì),讀懂流程是解答的關(guān)鍵,難度中等.
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