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18.某科研小组以难溶性钾长石(K2O•Al2O3•6SiO2)为原料,提取Al2O3、K2CO3等物质,工艺流程如下:

(1)煅烧过程中有如下反应发生:
①钾长石中的硅元素在CaCO3作用下转化为CaSiO3,写出SiO2转化为CaSiO3的化学方程式:CaCO3+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3+CO2↑.
②钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的NaAlO2和KAlO2,写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式:Al2O3+Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑.
(2)已知NaAlO2和KAlO2易发生如下水解反应:AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-.“浸取”时应保持溶液呈碱性(填“酸”或“碱”),“浸取”时不断搅拌的目的是提高浸取速率.
(3)“转化”时加入NaOH的主要作用是(用离子方程式表示)HCO3-+OH-=CO32-+H2O.
(4)上述工艺中可以循环利用的主要物质是Na2CO3、CO2和水.

分析 难溶性钾长石(K2O•Al2O3•6SiO2)为原料加入碳酸钙,碳酸钠高温煅烧后加入水浸取得到浸出渣为硅酸钙,浸取液为NaAlO2和KAlO2溶液,通入过量二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀过滤得到固体氢氧化铝.灼烧分解生成氧化铝;滤液中主要是碳酸氢钠、碳酸氢钾溶液,加入氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠、碳酸钾,经重结晶得到碳酸钠、碳酸钾;
(1)①碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳;
②氧化铝和碳酸钠在高温下反应生成偏铝酸钠和二氧化碳;
(2)偏铝酸根离子在碱性条件下不水解;浸取时不断搅拌目的是提高速率;
(3)碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水;
(4)根据流程图推测可以循环利用的主要物质.

解答 解:(1)①碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳,该反应的化学方程式为:CaCO3+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3+CO2↑,
故答案为:CaCO3+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3+CO2↑;
②氧化铝和碳酸钠在高温下反应生成偏铝酸钠和二氧化碳,Al2O3+Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑,故答案为:Al2O3+Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑;
(2)偏铝酸根离子是强碱弱酸盐,在酸性溶液中会发生反应生成沉淀或铝离子,在中性溶液中会发生水解生成氢氧化铝,只有在碱性条件下,不反应不水解,所以在须在碱性条件下,“浸取”时不断搅拌能提高浸取速率,
故答案为:碱;提高浸取速率;
(3)碳酸氢根离子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,碳酸氢根离子是弱酸的酸根离子不能拆成碳酸根离子和氢离子,离子反应方程式为HCO3-+OH-=CO32-+H2O,故答案为:HCO3-+OH-=CO32-+H2O;
(4)煅烧时需要碳酸钠,在流程图提取碳酸钾之前可得到碳酸钠,所以碳酸钠为可循环利用的物质,在浸出液中需通二氧化碳,而碳酸钙与二氧化硅、氧化铝和碳酸钠在高温下反应都有二氧化碳生成,所以,二氧化碳是可循环使用的物质,
故答案为:Na2CO3;CO2.

点评 本题以钾长石的加工为载体,考查混合物的分离和提纯,侧重考查实验基本操作、元素化合物性质,明确流程图中各个步骤发生的反应及物质分离方法是解本题关键,题目难度不大.

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