（15分）用磷灰石制磷肥的副产品六氟硅酸钠(Na2SiF6)可制冰晶石(Na3AlF6)，冰晶石是电解铝的助熔剂,可降低氧化铝的熔点。下图是工业制铝的流程图：（

题型：不详难度：来源：

（15分）用磷灰石制磷肥的副产品六氟硅酸钠(Na₂SiF₆)可制冰晶石(Na₃AlF₆)，冰晶石是电解铝的助熔剂,可降低氧化铝的熔点。下图是工业制铝的流程图：

（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al₂O₃的主要工艺流程需__________个环节，第一步反应的方程式______________________________________________________________
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________溶液，滤渣是________    。
（3）分解脱硅和合成冰晶石化学反应方程式分别为：_________________、____________________。
（4）工艺过程中③和④的目的是_____________________，碳酸钠和二氧化碳是否够用               。
（5）电解Al₂O₃制Al时，I=200kA，一天制Al 1．430 t，电解效率是多少？         

答案

（1）三   Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O          
（2）NaF       SiO₂
（3）2Na₂CO₃+Na₂SiF₆=SiO₂↓+2CO₂↑+ 6NaF    6NaF +NaAlO₂+2CO₂=Na₃AlF₆↓+2Na₂CO₃    
（4）Na₂CO₃和CO₂循环使用     理论正好，因有损耗均需补充
（5）88．7% 

解析

试题分析：（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al₂O₃的主要工艺流程，首先加足量的NaOH溶液，使Al转化为AlO₂^-,再向该溶液中加足量的硝酸或硫酸，这时Al变为Al³⁺．然后加入足量的氨水得到Al(OH)₃沉淀，将其过滤出来，洗涤干净并烘干。最后灼烧Al(OH)₃得到纯净的Al₂O₃。因此需要三个环节。第一步反应的方程式Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O。（2）该制备工艺中有两次过滤操作，有流程图可知：在过滤操作①的滤液是NaF；滤渣是SiO₂；（3）分解脱硅化学反应方程式是2Na₂CO₃+Na₂SiF₆=SiO₂↓+2CO₂↑+ 6NaF；合成冰晶石化学反应方程式分别为：6NaF +NaAlO₂+2CO₂=Na₃AlF₆↓+2Na₂CO₃ ；（4）工艺过程中③和④的目的是Na₂CO₃和CO₂循环使用，提高物质的利用率、节能、环保。由第三步的方程式可知在理论上碳酸钠和二氧化碳恰好完全反应。而在实际应用使由于物质的利用率不可能100%，所以均需补充。（5）一天制Al 1．430 t，n(e-)=1．430×10⁶g÷27g/mol×3=1．6×10⁵mol．电量Q=1．6×10⁵×6．02×10²³×1．6×10^-19=1．54×10¹⁰,消耗的电能n(e-)=2×10⁵×3600×24=1．73×10¹⁰，所以电解效率是（1．54×10¹⁰÷1．73×10¹⁰）×100%=88．7%．