Question

【題目】粉煤灰是燃煤電廠的廢渣，主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。實驗室模擬工業從粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如下圖：

已知燒結過程的產物主要是：NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。

（1）寫出燒結過程中鋁元素轉化的化學方程式_________________________。

（2）操作a為冷卻、研磨，其中研磨的目的是________________________。

（3）浸出過程中，NaFeO2可完全水解，水解反應的離子方程式為_______________。

（4）操作b的名稱是_________，所用的玻璃儀器有___________、__________和燒杯。

（5）“碳化”時生成沉淀，沉淀的化學式為________________。

（6）上述過程中循環使用的物質是_______________。

Answer 1

【答案】（1）Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑；

（2）提高燒結產物浸出率；

（3）FeO2-+2H2O=Fe（OH）3↓+OH-；

（4）過濾；漏斗、玻璃棒；

（5）Al（OH）3；（6）碳酸鈣和二氧化碳。

【解析】試題分析：粉煤灰是燃煤電廠的廢渣，主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等，當加CaCO3、Na2CO3進行燒結，發生Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、2CaCO3+SiO2Ca2SiO4+2CO2↑、Fe2O3+Na2CO32NaFeO2+CO2↑、C+O2CO2，所以氣體X為CO2，操作a為冷卻、研磨，加入碳酸鈉溶液浸出，AlO2-+2H2OAl（OH）3+OH-，碳酸鈉溶液呈堿性，抑制偏鋁酸根離子的水解，NaFeO2可完全水解，FeO2-+2H2O=Fe（OH）3↓+OH-，操作b過濾出Fe（OH）3、Ca2SiO4，加入氧化鈣脫硅，氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和硅酸根離子反應生成硅酸鈣沉淀，操作b過濾出硅酸鈣沉淀，濾液為NaAlO2，通入二氧化碳，碳酸酸性強于氫氧化鋁，所以發生：NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al（OH）3↓，過濾出沉淀氫氧化鋁，加熱氫氧化鋁生成氧化鋁和水，電解氧化鋁得到鋁和氧氣。

（1）“燒結“過程中氧化鋁和碳酸鈉反應：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑，故答案為：Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑；

（2）“燒結”過程的產物主要是：NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等，操作a的下一步為浸出，操作a為冷卻、研磨，所以研磨的目的是提高燒結產物浸出率，故答案為：提高燒結產物浸出率；

（3）碳酸鈉溶液呈堿性，抑制偏鋁酸根離子的水解，NaFeO2可完全水解，FeO2-+2H2O=Fe（OH）3↓+OH-，故答案為：FeO2-+2H2O=Fe（OH）3↓+OH-；

（4）浸出液經過兩次操作b分離沉淀，所以b為過濾，過濾時需要制作過濾器的漏斗、固定儀器的鐵架臺、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯；所以還需用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒，故答案為：過濾；漏斗、玻璃棒；

（5）操作b過濾出硅酸鈣沉淀，濾液為NaAlO2，通入二氧化碳，碳酸酸性強于氫氧化鋁，所以發生：NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al（OH）3↓，所以“碳化”時生成沉淀氫氧化鋁，故答案為：Al（OH）3；

（6）根據流程圖，上述過程中循環使用的物質有碳酸鈣和二氧化碳，故答案為：碳酸鈣和二氧化碳。