Question

某科研小组以难溶性钾长石（K₂O?Al₂O₃?6SiO₂）为原料，提取Al₂O₃、K₂CO₃等物质，工艺流程如下：

（1）煅烧过程中有如下反应发生：
①钾长石中的硅元素在CaCO₃作用下转化为CaSiO₃，写出SiO₂转化为CaSiO₃的化学方程式：

 

．
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NaAlO₂和KAlO₂，写出Al₂O₃转化为NaAlO₂的化学方程式：

 

．
（2）已知NaAlO₂和KAlO₂易发生如下水解反应：AlO₂^-+2H₂O?Al（OH）₃+OH^-．“浸取”时应保持溶液呈

 

性（填“酸”或“碱”），“浸取”时不断搅拌的目的是

 

．
（3）“转化”时加入NaOH的主要作用是（用离子方程式表示）

 

．
（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是

 

、

 

和水．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：难溶性钾长石（K₂O?Al₂O₃?6SiO₂）为原料加入碳酸钙，碳酸钠高温煅烧后加入水浸取得到浸出渣为硅酸钙，浸取液位偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀过滤得到固体氢氧化铝．灼烧分解生成氧化铝；滤液中主要是碳酸氢钠溶液，加入氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠，滤液主要是碳酸钾；
（1）①碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳；
②氧化铝和碳酸钠在高温下反应生成偏铝酸钠和二氧化碳；
（2）偏铝酸根离子在碱性条件下不水解；浸取时不断搅拌目的是提高速率；
（3）碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
（4）根据流程图推测可以循环利用的主要物质．

解答： 解：（1）①碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，该反应的化学方程式为：CaCO₃+SiO₂

高温  .

CaSiO₃+CO₂↑，
故答案为：CaCO₃+SiO₂

高温  .

CaSiO₃+CO₂↑；
②氧化铝和碳酸钠在高温下反应生成偏铝酸钠和二氧化碳，Al₂O₃+Na₂CO₃

高温  .

2NaAlO₂+CO₂↑，故答案为：Al₂O₃+Na₂CO₃

高温  .

2NaAlO₂+CO₂↑；
（2）偏铝酸根离子是强碱弱酸盐，在酸性溶液中会发生反应生成沉淀或铝离子，在中性溶液中会发生水解生成氢氧化铝，只有在碱性条件下，不反应不水解，所以在须在碱性条件下，“浸取”时不断搅拌能提高浸取速率，
故答案为：碱；提高浸取速率；
（3）碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，碳酸氢根离子是弱酸的酸根离子不能拆成碳酸根离子和氢离子，离子反应方程式为HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，故答案为：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（4）煅烧时需要碳酸钠，在流程图提取碳酸钾之前可得到碳酸钠，所以碳酸钠为可循环利用的物质，在浸出液中需通二氧化碳，而碳酸钙与二氧化硅、氧化铝和碳酸钠在高温下反应都有二氧化碳生成，所以，二氧化碳是可循环使用的物质，
故答案为：Na₂CO₃；CO₂．

点评：本题主要考查了A1₂0₃、K₂CO₃等物质的提取，是工业流程题，依据相关的物质的性质，读懂流程是解答的关键，题目难度中等．