Question

【題目】冰晶石又名六氟鋁酸鈉(Na3AlF6)，白色固體，微溶于水，常用作電解鋁工業(yè)的助熔劑。工業(yè)上用螢石(主要成分是CaF2)、濃硫酸、氫氧化鋁和碳酸鈉溶液通過(guò)濕法制備冰晶石，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上制取Na3AlF6的裝置圖如圖(該裝置均由聚四氟乙烯儀器組裝而成)。

已知：CaF2+H2SO4CaSO4+2HF↑

(1)裝置Ⅲ的作用為__。

(2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，裝置Ⅱ中有CO2氣體逸出，同時(shí)觀察到有白色固體析出，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：__。

(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，先向裝置Ⅱ中通入HF氣體，然后再滴加Na2CO3溶液，而不是先將Na2CO3和Al(OH)3混合后再通入HF氣體，其原因是__。

(4)裝置Ⅱ反應(yīng)后的混合液經(jīng)過(guò)過(guò)濾可得到Na3AlF6晶體，在過(guò)濾操作中確定沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是__。

(5)螢石中含有少量的Fe2O3雜質(zhì)，可用裝置Ⅰ反應(yīng)后的溶液來(lái)測(cè)定氟化鈣的含量。具體操作如下：取8.0g螢石加入裝置Ⅰ中，完全反應(yīng)后，將混合液加水稀釋，然后加入足量的KI固體，再以淀粉為指示劑，用0.1000mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)出現(xiàn)__現(xiàn)象時(shí)，到達(dá)滴定終點(diǎn)，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL，則螢石中氟化鈣的百分含量為__。(已知：I2＋2=＋2I－)

Answer 1

【答案】作為安全瓶，防止倒吸 2Al(OH)3＋12HF＋6Na+＋3=2NaAlF6↓＋3CO2↑＋9H2O 碳酸鈉溶液呈堿性，Na2CO3會(huì)首先與HF反應(yīng)，不利于Al(OH)3的溶解 取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈 溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù) 96%

【解析】

該制備實(shí)驗(yàn)原理是利用I裝置中濃硫酸與CaF2反應(yīng)制備HF，將生成物HF進(jìn)入II裝置中，向II裝置中滴加Na2CO3溶液，利用II裝置中物質(zhì)之間反應(yīng)制備Na3AlF6，III裝置用作安全瓶防倒吸，因HF具有污染性，不能直接排放，因此利用IV裝置吸收未完全反應(yīng)的HF，據(jù)此實(shí)驗(yàn)原理解答。

（1）HF氣體與NaOH反應(yīng)較快，需要防倒吸，所以裝置III的作用作為安全瓶，防止倒吸，故答案為：作為安全瓶，防止倒吸；

（2）裝置II中析出的白色固體為Na3AlF6，又有CO2氣體逸出，根據(jù)原子守恒以及電荷守恒可知反應(yīng)的離子方程式為：2Al(OH)3＋12HF＋6Na+＋3=2NaAlF6↓＋3CO2↑＋9H2O，故答案為：2Al(OH)3＋12HF＋6Na+＋3=2NaAlF6↓＋3CO2↑＋9H2O；

（3）若先將HF氣體通入Na2CO3和A1(OH)3混合物中，碳酸鈉溶液呈堿性，會(huì)首先與HF反應(yīng)，不利于Al(OH)3的溶解，故答案為：碳酸鈉溶液呈堿性，Na2CO3會(huì)首先與HF反應(yīng)，不利于Al(OH)3的溶解；

（4）制備Na3AlF6的過(guò)程中，Na2CO3溶液是過(guò)量的，可檢驗(yàn)最后一次洗滌液是否含有，所以所用試劑為BaCl2溶液，即取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌液少許于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；

（5）Fe2O3與硫酸反應(yīng)生成Fe3+，Fe3+氧化I生成I2，此時(shí)溶液呈藍(lán)色，加入Na2S2O3溶液，I2被還原，溶液變成無(wú)色；利用守恒建立關(guān)系式：由Fe2O32Fe3+2Fe2+2e和有Fe2O32，n(Fe2O3)=，m(Fe2O3)=nM=0.002mol×160g/mol=0.32g；螢石中氟化鈣的百分含量，故答案為：溶液藍(lán)色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)；96%。