Question

【題目】冰晶石(Na3A1F6)微溶于水，工業上用螢石(CaF2含量為96％)、二氧化硅為原料，采用氟硅酸鈉法制備冰晶石，其工藝流程如下：

(1)Na3AlF6中氟、鋁以共價鍵結合，寫出Na3A1F6中所含陽離子的電子式____________，濾渣A的主要成分是___________(填名稱)。

(2)為探究適合“酸浸”的條件，取4份相同樣品進行實驗，所得結果如下表所示：

①實驗3比實驗2獲得。Na2SiF6的質量低的原因可能是_________________________。

②選擇“酸浸”時所采用的最適合條件為_____________________。

(3)寫出反應③的離子方程式：______________________________。

(4)“操作i”不能用硅酸鹽質設備進行分離的原因_____________________________。

(5)經測定，操作i所得濾液中所含雜質中K+濃度為0.05mol·L-1，當Na+濃度降為0.01mol·L-1時，若不考慮其它離子影響和溶液體積變化，K+_____(填“是”或“否”)開始沉淀。(已知25℃時，Ksp(Na3AlF6)=4.0×10-10，Ksp(K3A1F6)=6.0×10-8)

Answer 1

【答案】 Na+ 硫酸鈣 溫度過高，HF揮發，造成獲得Na2SiF6的質量降低 35%H2SO4、60～70℃ 3Na++4NH4++6F-+AlO2-+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O或3Na++4NH4++6F-+AlO2-=Na3AlF6↓+4NH3++2H2O 濾液中F-水解生成的HF腐蝕硅酸鹽質設備 否

【解析】Na3AlF6中氟、鋁以共價鍵結合形成AlF6-陰離子，Na3A1F6中所含陽離子為Na+，其電子式為Na+；根據圖示，反應①是CaF2、SiO2、H2SO4反應生成H2SiF6和濾渣A，故濾渣A的主要成分是硫酸鈣。

(2)①比較實驗3和實驗2的條件可知，其他條件相同，實驗3的溫度比實驗2的高，因此，獲得Na2SiF6的質量低的原因可能是溫度過高，HF揮發，造成獲得Na2SiF6的質量降低。

②酸浸的目的是想得到更多H2SiF6，根據表格數據，實驗2中獲得Na2SiF6的質量最大，所以選擇“酸浸”時所采用的最適合條件為35%H2SO4、60～70℃。

(3)根據流程圖，反應③中，NaF、NH4F和NaAlO2反應生成Na2SiF6和B,B應是NH3·H2O,故反應③的離子方程式：3Na++4NH4++6F-+AlO2-+2H2O=Na3AlF6↓+4NH3·H2O或3Na++4NH4++6F-+AlO2-=Na3AlF6↓+4NH3++2H2O 。

(4)根據流程圖，操作1所得濾液中F-水解生成的HF腐蝕硅酸鹽質設備，所以“操作i”不能用硅酸鹽質設備進行分離。

(5)根據Ksp(Na3AlF6)=c3(Na+)·c(AlF6-)=4.0×10-10①，Ksp(K3A1F6)=c3(K+)·c(AlF6-)=6.0×10-8②，

兩式相除②/①得：c3(K+)/c3(Na+)=6.0×10-8/4.0×10-10=150,當Na+濃度降為0.01mol·L-1時，

代如上式，得c3(K+)=1.5×10-4，即c(K+)=0.053mol/L>0.05mol·L-1，故不會產生沉淀。本題答案為：否。