题目内容

11．七铝十二钙（12CaO•7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：

（1）煅粉主要含MgO和CaO，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若溶液I中c（Mg2+）小于5×10-6mol•L-1，则溶液PH大于11Mg（OH）2的Ksp=5×10-12）；该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是加入（NH4）2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤是会被除去，造成生成的CaCO3减少，
（2）滤液I中的阴离子有NO3-，OH-（忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2，会生成（NH4）2CO3，从而导致CaCO3产率降低．
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为2OH-+Al2O3=2AlO2-+H2O．
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为2Al+6H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al（OH）3↓+3H2↑．
（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为Al-3e-+7AlCl4-═4Al2Cl7-．

分析 （1）锻粉是由白云石高温煅烧而来；用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，即得Mg（OH）2的饱和溶液，根据Mg（OH）2的Ksp来计算；CaSO4微溶于水；
（2）在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后，镁化合物几乎不溶，由于NH4NO3溶液水解显酸性，与CaO反应生成Ca（NO3）2和NH3•H2O，故过滤后溶液中含Ca（NO3）2和NH3•H2O，将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应：Ca（NO3）2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，据此分析滤液中的阴离子；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会造成CO2过量，据此分析产物；
（3）氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；
（4）用Al片和石墨作电极来制备Al（OH）3，故Al做阳极，据此分析；
（5）放电时负极电极本身Al放电，失电子，根据AlCl4-和Al2Cl7-中铝元素和氯元素的比例来确定做AlCl4-做反应物而生成Al2Cl7-．

解答 解：（1）锻粉是由白云石高温煅烧而来，在煅烧白云石时，发生反应：CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑，MgCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+CO2↑，故所得锻粉主要含MgO和CaO；用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，即得Mg（OH）2的饱和溶液，根据Mg（OH）2的Ksp可知：Ksp=c（Mg2+）•c2（OH-）=5×10-12，而c（Mg2+）小于5×10-6mol•L-1，故c（OH-）大于10-3mol/L，则溶液中的c（H+）小于10-11mol/L，溶液的pH大于11；CaSO4微溶于水，如果用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失，
故答案为：CaO；11；CaSO4微溶于水，用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失；
（2）在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后，镁化合物几乎不溶，由于NH4NO3溶液水解显酸性，与CaO反应生成Ca（NO3）2和NH3•H2O，故过滤后溶液中含Ca（NO3）2和NH3•H2O，将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应：Ca（NO3）2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，故滤液中的阴离子主要为NO3-，还含有OH-；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会造成CO2过量，则会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低，故答案为：NO3-，OH-；Ca（HCO3）2；
（3）氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子反应为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，故答案为：Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；
（4）用Al片和石墨作电极来制备Al（OH）3，故Al做阳极，石墨做阴极，阳极反应为：Al-3e-=Al3+①，阴极上是来自于水的H+放电：2H2O+2e-=2OH-+H2↑ ②
将①×2+②×3可得总反应：2Al+6H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al（OH）3↓+3H2↑，故答案为：2Al+6H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al（OH）3↓+3H2↑；
（5）放电时负极电极本身Al放电，失电子，由于AlCl4-中氯元素的含量高于Al2Cl7-中氯元素的含量，故AlCl4-做反应物而Al2Cl7-为生成物，由于其它离子不参与电极反应，故电极反应为：Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-，故答案为：Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-．

点评 本题考试物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用，属于工艺流程图题，综合性较强，综合了元素化合物、电解池和原电池的知识考查，难度较大．

练习册系列答案
相关题目
1．请你按下列要求书写相应的方程式：
（1）用离子方程式解释NaAlO2溶液的碱性：AlO2-+2H2OAl（OH）3+OH-．
（2）5.6g金属铁与盐酸完全反应生成氯化亚铁溶液与氢气，同时放出热量QKJ．写出此反应热化学方程式：Fe（S）+2HCl（aq）=FeCl2（aq）+H2（g）△H=-10QkJ/mol．
（3）一种新型的熔融盐燃料电池具有高发电效率而备受重视．现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，一极通入CO气体，另一极通入空气与CO2的混合气体，制得燃料电池．已知此燃料电池的负极反应式：CO+CO32--2e-=2CO2，则该电池工作时的正极反应式为：2CO2+4e-+O2=2CO32-．
（4）FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的，请写出该离子方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．
（5）将（4）反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图（标出正、负极、溶液）．
2．关于Na2CO3和NaHCO3，下列说法中正确的是（　　）
A．Na2CO3比NaHCO3易溶于水
B．NaHCO3比Na2CO3稳定
C．石灰水能与NaHCO3反应，但不与Na2CO3反应
D．等质量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应，消耗HCl的质量比为42：53
19．某温度（t℃）时，水的离子积Kw=1×10-12，则该温度（填大于、小于或等于）大于25℃．在此温度下，将pH=a的Ba（OH）2溶液VaL与pH=b的H2SO4溶液VbL混合：（假设混合后溶液体积等于混合前两溶液体积之和，所得固体体积忽略不计）
（1）若所得混合液为中性，且a=10，b=1，则Va：Vb=10：1，生成沉淀的质量为165Va（或11.65Vb）．（最终结果可用含Va、Vb的表达式来表示）
（2）若所得混合液的pH=2，且a=10，b=1，则Va：Vb=9：2．
6．下列各组物质的稀溶液相互反应，把前者逐滴滴入后者与把后者逐滴滴入前者，所产生的现象相同的是（　　）
A．AlCl3 和NaOHB．Na2CO3和HClC．Na2CO3和H2SO4D．NaCl和AgNO3
16．有一粗硅，含杂质铁，取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中，放出等量的H2，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是（　　）
A．物质的量之比为1：1B．物质的量之比为1：2
C．质量之比为4：1D．质量之比为2：1
3．ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂．实验室可通过以下反应制得ClO2：2KClO3+H2C2O4+H2SO4$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O下列说法不正确的是（　　）
A．KClO3在反应中得到电子
B．ClO2是氧化产物
C．H2C2O4在反应中被氧化
D．1 molKClO3参加反应有1mol电子转移
20．下列与有机物的结构、性质有关的叙述正确的是（　　）
A．花生油、汽油都是“油”，花生油能与 NaOH 溶液和 KMnO4溶液反应，汽油与两者 都不反应
B．花生油是高分子化合物属混合物；汽油是小分子化合物属纯净物
C．乙醇、乙酸均能与 Na反应放 H2，但二者分子中所含官能团不同
D．乙烯和甲苯分子中所有原子都在同一个平面上
14．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）
A．Fe3O4溶于足量稀HNO3：Fe3O4+8H+═Fe2++2Fe3++4H2O
B．NH4HCO3溶液与足量Ba（OH）2溶液混合：HCO3+Ba2++OH-═BaCO3↓+H2O
C．向澄清石灰水中通入过量CO2：OH-+CO2═HCO3-
D．将0.1mol/L的NH4Al（SO4）2溶液与0.3mol/L的Ba（OH）2溶液等体积混合：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2Al（OH）3↓+3BaSO4↓

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网