粉煤灰是燃煤电厂排出的工业废渣,其中含莫来石(Al6Si2O13)的质量分数为43.4%,还有含量较多的SiO2(其他成分不含Al和Si)。用粉煤灰和纯碱在高温下烧结,可制取NaAlSiO4(霞石)、Na2SiO3和NaAlO2,有关化学方程式为:
Al6Si2O13 + 3Na2CO3 → 2NaAlSiO4+ 4NaAlO2 + 3CO2↑ ①
Al6Si2O13 + 5Na2CO3→ 2Na2SiO3 + 6NaAlO2 + 5CO2↑ ②
SiO2 + Na2CO3→ Na2SiO3 + CO2↑ ③
(1)粉煤灰中铝的质量分数为 % 。
(2)用1 mol Al6Si2O13 和 4 mol SiO2制得5mol NaAlO2、1mol NaAlSiO4,还应制得Na2SiO3____________mol,共消耗Na2CO3 mol(得到的固体中无SiO2)。
(3)若粉煤灰中 Al6Si2O13 与 SiO2的物质的量之比为1:2,则1kg粉煤灰与6mol Na2CO3反应(反应物全部都参与反应),可制得NaAlO2_________________mol。
(4)若用100 mol Al6Si2O13同时生产NaAlSiO4和NaAlO2,且n(NaAlSiO4):n(NaAlO2) = x,消耗Na2CO3 y mol,试确定y与x的关系式。