题目内容
【题目】长余辉材料在发光照明、交通等领域具有广泛的应用前景。下图是一种利用大理石(主要成分CaCO3和MgCO3)和铝土矿(主要成分Al2O3，还含少量Fe2O3杂质)制备一种长余辉材料(Ca12Al14Ox)的工艺流程图。回答下列问题：
(1)Ca12Al14Ox中x的数值为 ______，试剂X的名称是_________。
(2)NH4Cl溶液能溶解“粉末”的原因是_________，发生的主要反应的化学方程为______。
(3)反应②的离子方程式为 _______。
(4)实验室加热Al(OH)3应在________(填仪器名称)进行；操作①包括_____、干燥等。
(5)若溶液甲中c(Mg2+) <5×10-5molL-1元素损失，此时应调节溶液pH大于______，为减少钙元素损失，应控制溶液甲中c(Ca2+)≤______。常温下Ksp[Mg(OH)2]=5×10－11，Ksp[Ca(OH)2]=5×10－6。
【答案】33 氢氧化钠溶液 NH4Cl溶液中铵根离子水解，溶液呈酸性 CaCl2＋2NH3＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2NH4Cl AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－ 坩埚 过滤、洗涤 11 5mol·L－1
【解析】
大理石在高温下煅烧，CaCO3和MgCO3均分解生成CaO和MgO，加入NH4Cl溶解，得到CaCl2和MgCl2的混合溶液，通入NH3，Mg2＋转化为Mg(OH)2，过滤除去，CaCl2溶液中加入NH3、CO2得到CaCO3。铝土矿中含有Al2O3和Fe2O3，利用Al2O3溶于强碱，进行分离，加入强碱，得到AlO2－溶液，通过CO2，可将AlO2－转化为Al(OH)3，加热分解得到Al2O3。最终得到长余辉材料。
(1)根据化合物中各种元素化合价的代数和等于零，Ca12Al14Ox中Ca、Al的化合价分别为＋2、＋3，则有12×2＋14×3＋(－2)x=0，得x=33；
铝土矿中含有Al2O3和Fe2O3，利用Al2O3溶于强碱，进行分离，X为强碱，根据后面的流程得到NaHCO3，可知该强碱为氢氧化钠溶液；
(2)CaCO3和MgCO3在高温下煅烧生成CaO和MgO粉末，因NH4Cl为强酸弱碱盐，其溶液中的NH4＋水解使得溶液呈酸性，能够溶解CaO和MgO，生成Ca2＋、Mg2＋，通入NH3后Mg2＋形成Mg(OH)2沉淀，过滤除去，溶液乙为CaCl2溶液，再通入NH3和CO2，发生反应CaCl2＋2NH3＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2NH4Cl；
(3)由流程图可知，反应②为NaAlO2溶液中通入过量的CO2，生成Al(OH)3和NaHCO3，离子方程式为AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－；
(4)加热固体需要坩埚；操作①是为了得到CaCO3沉淀，具体操作为过滤、洗涤、干燥等；
(5)
=5×10－11，若溶液甲中c(Mg2+)<5×10-5molL-1，代入数据，
，则pH=
，则pH应该大于11；
pH=11时，溶液中c(OH－)=10－3mol·L－1，带入数据，
，带入数据，c(Ca2＋)=5mol·L－1，为减少钙元素损失，应控制溶液甲中c(Ca2+)≤5mol·L－1。
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