Question

【题目】七铝十二钙（12CaO7Al2O3）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）锻粉主要含______和______，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶。该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是_______________________________________________．

（2）滤液Ⅰ中阴离子有______（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成______，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______________________．

（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，则铝片接外电源的____极，电解时阴极发生的反应为：______．

（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______________________________________．

Answer 1

【答案】MgO CaO CaSO4微溶于水，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失； NO3-，OH- Ca(HCO3)2 Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2-+ H2O； 正 2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ； Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-；

【解析】

（1）白云石煅烧发生反应：CaCO3 = CaO + CO2↑，MgCO3 = MgO+CO2↑，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，生成CaSO4，微溶于水，造成Ca的损失，从而导致CaCO3产率降低；

（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NH3H2O，故过滤后溶液中含Ca(NO3)2和NH3H2O，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）NaOH溶液可以与Al2O3反应偏铝酸钠和水，可用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜；

（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，阴极为水中氢离子放电；

（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-。

（1）白云石煅烧发生反应：CaCO3 = CaO + CO2↑，MgCO3 = MgO + CO2↑，故所得煅粉主要含有CaO和MgO，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，生成CaSO4，微溶于水，造成Ca的损失；

故答案为：CaO、MgO； 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NH3H2O，故过滤后溶液中含Ca(NO3)2和NH3H2O，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Ⅰ中阴离子有NO3-，OH-；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会造成CO2过量，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）NaOH溶液可以与Al2O3反应偏铝酸钠和水，可用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为：Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2 - + H2O；

故答案为：Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2 - + 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，则铝片接外电源的正极，阴极为水中氢离子放电，电极反应式为：2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ；

故答案为：正；2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ；

（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，故电极反应式为:Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-；

故答案为：Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-。