用霞石岩（化学式为KNa3[AlSiO4]4，主要成份Na2O、K2O、Al2O3、SiO2）制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下：已知：NaHCO3溶液的pH约为8～9，Na2CO3溶液的pH约为11～12．溶解过滤流程产生的滤液

Question

用霞石岩（化学式为KNa₃[AlSiO₄]₄，主要成份Na₂O、K₂O、Al₂O₃、SiO₂）制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下：

已知：NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12．溶解过滤流程产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中．部分物质的溶解度见图．试回答下列问题：
（1）霞石岩添加石灰石和煤，煤的作用是___
（2）灼烧得到固体M的化学方程式是：___．
（3）X物质是___（填化学式，下同），霞石泥的主要成分是___，滤液W中主要含有的离子有___（填三种）．
（4）操作Ⅰ得到碳酸钠晶体的操作为___、___、___、洗涤、干燥．
（5）碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是___．
（6）碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是___．<sub>34422232

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Answer 1

霞石岩加石灰石和煤粉碎煅烧碳酸钙分解产生二氧化碳即X，再用水溶解，过滤除去在滤渣霞石泥中的钙和硅等其他杂质，所得溶液碳酸化调PH值到11使溶液中的铝离子沉淀，所以过滤出的沉淀是氢氧化铝，灼烧得到的固体M为氧化铝，滤液经过蒸发浓缩，冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥即得碳酸钠晶体，再将溶液碳酸化到PH值为8，所得溶液为碳酸氢钾，冷却，过滤，灼烧分解最终得到碳酸钾；
（1）由于霞石岩加石灰石和煤粉碎煅烧，煅烧需要很高的温度，所以煤的作用为：与氧气反应放热，达到煅烧的温度，故答案为：与氧气反应放热，达到煅烧的温度；
（2）溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类，钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中，所以通入CO₂2后一定生成氢氧化铝沉淀，灼烧则得到氧化铝，即M是氧化铝，所以灼烧得到固体M的化学方程式是2Al（OH）₃3(△.)/()Al₂O₃+3H₂O，故答案为：2Al（OH）₃(△.)/()Al₂O₃+3H₂O．
（3）在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化，实验中X一定是CO₂气体；钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中，所以霞石泥主要成分是硅酸钙；滤液W可以循环使用，用来制备碳酸钠和碳酸钾，所以其中主要含有的离子有Na⁺、K⁺、HCO₃^-，故答案为：CO₂；CaSiO₃；Na⁺、K⁺、HCO₃^-；
（4）操作Ⅰ的目的是制备碳酸钠，根据物质的溶解度表可知，碳酸钠的溶解度随温度的升高而增大，所以操作应该是蒸发浓缩，冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤．
（5）已知NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12，所以碳酸化Ⅰ中的生成物是碳酸盐，而不是碳酸氢盐，因此反应的离子方程式为2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．故答案为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（6）由于NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12，而碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾，所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是使碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃结晶析出，故答案为：碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃结晶析出． (△.)/()

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.   Al₂2O₃3+3H₂2O，故答案为：2Al（OH）₃3(△.)/()Al₂O₃+3H₂O．
（3）在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化，实验中X一定是CO₂气体；钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中，所以霞石泥主要成分是硅酸钙；滤液W可以循环使用，用来制备碳酸钠和碳酸钾，所以其中主要含有的离子有Na⁺、K⁺、HCO₃^-，故答案为：CO₂；CaSiO₃；Na⁺、K⁺、HCO₃^-；
（4）操作Ⅰ的目的是制备碳酸钠，根据物质的溶解度表可知，碳酸钠的溶解度随温度的升高而增大，所以操作应该是蒸发浓缩，冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤．
（5）已知NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12，所以碳酸化Ⅰ中的生成物是碳酸盐，而不是碳酸氢盐，因此反应的离子方程式为2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．故答案为：2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-．
（6）由于NaHCO₃溶液的pH约为8～9，Na₂CO₃溶液的pH约为11～12，而碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾，所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是使碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃结晶析出，故答案为：碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃结晶析出． (△.)/()

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.   Al₂2O₃3+3H₂2O．
（3）在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化，实验中X一定是CO₂2气体；钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中，所以霞石泥主要成分是硅酸钙；滤液W可以循环使用，用来制备碳酸钠和碳酸钾，所以其中主要含有的离子有Na⁺+、K⁺+、HCO₃3^--，故答案为：CO₂2；CaSiO₃3；Na⁺+、K⁺+、HCO₃3^--；
（4）操作Ⅰ的目的是制备碳酸钠，根据物质的溶解度表可知，碳酸钠的溶解度随温度的升高而增大，所以操作应该是蒸发浓缩，冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤．
（5）已知NaHCO₃3溶液的pH约为8～9，Na₂2CO₃3溶液的pH约为11～12，所以碳酸化Ⅰ中的生成物是碳酸盐，而不是碳酸氢盐，因此反应的离子方程式为2AlO₂2^--+CO₂2+3H₂2O=2Al（OH）₃3↓+CO₃3^2-2-．故答案为：2AlO₂2^--+CO₂2+3H₂2O=2Al（OH）₃3↓+CO₃3^2-2-．
（6）由于NaHCO₃3溶液的pH约为8～9，Na₂2CO₃3溶液的pH约为11～12，而碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾，所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是使碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃3结晶析出，故答案为：碳酸根转化为碳酸氢根离子，利于KHCO₃3结晶析出．