Question

【題目】使用磷肥副產物氟硅酸鈉(Na2SiF6)為原料合成冰晶石(Na3AlF6)成為一條合理利用資源、提高經濟效益的新方法。工藝流程如下圖所示：

（1）傳統合成冰晶石的方法是螢石(CaF2)法：使用螢石、石英和純堿在高溫下煅燒生成NaF，在NaF溶液中加入Al2(SO4)3溶液制得。在加入硫酸鋁溶液前，需先用硫酸將NaF溶液的pH下調至5左右，

否則可能產生副產物____(填物質的化學式)，但酸度不宜過強的原因是____。

（2）氨解時白炭黑產率和冰晶石純度與pH的關系如圖，氨解時需要控制溶液的pH＝____；能提高氨解速率的措施有____(填字母)。

A．快速攪拌

B．加熱混合液至100℃

C．減小氨水濃度

（3）工藝流程中氨解反應的化學方程式為____；冰晶石合成反應的離子方程式為______。

（4）為了提高原料利用率，減少環境污染，可采取的措施是___。

Answer 1

【答案】Al(OH)3 H＋和F－結合生成弱酸HF，使F－濃度減低不易生成Na3AlF6 8.5 A Na2SiF6＋4NH3·H2O=2NaF＋4NH4F＋SiO2↓＋2H2O 3Na＋＋4NH4+＋6F－＋AlO2-＋2H2O=Na3AlF6↓＋4NH3·H2O 過濾2的濾液氨水可循環利用

【解析】

根據流程圖，氨水浸取氟硅酸鈉時生成了二氧化硅，則同時會生成NaF、NH4F和H2O，反應的方程式可以表示為Na2SiF6+4NH3H2O═2NaF+4NH4F+ SiO2↓+2H2O，因此濾液中含有NaF、NH4F，加入NaAlO2溶液得到Na3AlF6，過濾2得到的濾液為氨氣水溶液，可循環使用，據此分析解答。

(1)傳統合成冰晶石的方法是螢石(CaF2)法，是使用螢石、石英和純堿在高溫下煅燒生成NaF，在NaF溶液中加入Al2(SO4)3溶液制得。NaF水解，溶液顯堿性，在加入硫酸鋁溶液前，需先用硫酸將NaF溶液的pH下調至5左右，防止加入硫酸鋁后生成Al(OH)3沉淀；但酸度不宜過強，否則H＋和F－結合生成弱酸HF，使F－濃度減低不易生成Na3AlF6，故答案為：Al(OH)3；H＋和F－結合生成弱酸HF，使F－濃度減低不易生成Na3AlF6；

(2)從圖可知，pH為8.5時，冰晶石中白炭黑的含量較低，冰晶石純度較高，白炭黑產率高；A．快速攪拌可以加快反應速率，故A正確；B．加熱混合液至100℃，氨水受熱分解，反應物濃度小，化學反應速率減慢，故B錯誤；C．減小氨水濃度，化學反應速率減慢，故C錯誤；故答案為：8.5；A；

(3) 根據流程圖，氨水浸取氟硅酸鈉時生成了二氧化硅，則同時會生成NaF、NH4F和H2O，反應的方程式可以表示為Na2SiF6+4NH3H2O═2NaF+4NH4F+ SiO2↓+2H2O，水浴加熱過程中生成冰晶石的化學方程式為：2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2O= Na3AlF6↓+4NH3·H2O，離子方程式為3Na＋+4NH4++6F－+AlO2-+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O，故答案為：Na2SiF6+4NH3H2O═2NaF+4NH4F+ SiO2↓+2H2O；3Na＋+4NH4++6F－+AlO2-+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O；

(4)根據上述分析，第二次過濾所得濾液為氨水溶液，為了提高原料利用率，減少環境污染，可循環使用氨水，故答案為：過濾2的濾液氨水可循環利用。