题目内容

18．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：CaCO3+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3+CO2↑．
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：Al2O3+Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑．
（2）已知NaAlO2和KAlO2易发生如下水解反应：AlO2-+2H2O?Al（OH）3+OH-．“浸取”时应保持溶液呈碱性（填“酸”或“碱”），“浸取”时不断搅拌的目的是提高浸取速率．
（3）“转化”时加入NaOH的主要作用是（用离子方程式表示）HCO3-+OH-=CO32-+H2O．
（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是Na2CO3、CO2和水．

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，浸取液为NaAlO2和KAlO2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、碳酸氢钾溶液，加入氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠、碳酸钾，经重结晶得到碳酸钠、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$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3+CO2↑，
故答案为：CaCO3+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$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$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑，故答案为：Al2O3+Na2CO3$\frac{\underline{\;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-=CO32-+H2O，故答案为：HCO3-+OH-=CO32-+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 本题以钾长石的加工为载体，考查混合物的分离和提纯，侧重考查实验基本操作、元素化合物性质，明确流程图中各个步骤发生的反应及物质分离方法是解本题关键，题目难度不大．

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