题目内容

7．七铝十二钙（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CaSO4微溶于水，用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失
（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Ca（HCO3）2，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Al2O3+2OH-═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{\;通电\;}}{\;}$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 白云石煅烧发生反应：CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑，MgCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+CO2↑，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，废铝片加入氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液，用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，在碳酸钠溶液中搅拌电解，得到氢氧化铝，过滤加热灼烧得到氧化铝，碳酸钙和氧化铝共混加热1500°C得到七铝十二钙，
（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）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，铝被氧化生成氢氧化铝，阴极生成氢气；
（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）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，铝被氧化生成氢氧化铝，阴极生成氢气，电解总反应方程式为2Al+6H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Al（OH）3↓+3H2↑，
故答案为：2Al+6H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$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 本题综合考查物质的制备以及分离提纯、电解池和原电池的知识考查，为高频考点，侧重于学生的分析、实验能力的考查，注意把握物质的性质以及题给信息，题目难度中等．

练习册系列答案
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17．某溶液加入金属铝能放出氢气．下列各组离子在该溶液中一定可以大量共存的是（　　）
A．Fe3+、H+、Cl-  SO42-B．Na+、K+、Ba2+、HCO3-
C．Na+  Cl-  NO3-  K+D．K+  Na+  Cl-  SO42-
18．X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置关系如图：若Z元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍．
（1）W在周期表中的位置为第三周期第ⅦA族．
（2）含X元素与氢形成的四核10电子微粒的电子式为．
（3）写出铜和X的最高价氧化物水化物的稀溶液反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O．
（4）W最高价氧化物水化物HWO4的浓溶液不稳定，受热可分解，产物之一是黄绿色气体，同时生成另一种气体单质和水，写出该反应的化学方程式4HClO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cl2↑+7O2↑+2H2O．
15．下列说法中错误的是（　　）
A．乙烷和乙烯的熔点都比CH4的高B．乙烷和乙烯都可发生加成反应
C．乙烷能发生氧化反应D．苯和乙烯都是常见化工原料
2．一定温度下，将2mol SO2 和1mol O2充入一定容密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-197kJ/mol，当达到平衡状态时，下列说法中正确的是（　　）
A．反应放出197 kJ 的热量
B．生成SO3为2 mol
C．SO2和SO3物质的量之和为2 mol
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12．元素性质呈周期性变化的决定因素是（　　）
A．元素原子半径大小呈周期性变化
B．元素原子量依次递增
C．元素原子核外电子排布呈周期性变化
D．元素的最高正化合价呈周期性变化
19．有六种微粒分别是1940X、2040Y、1840Z、1940Q+、2040K2+、2040M，它们所属元素的种类为（　　）
A．2种B．3种C．4种D．5种
16．下列化学用语正确的是（　　）
A．核内有8个中子的碳原子：$\stackrel{8}{6}$ CB．氯离子的结构示意图：
C．HCl的电子式：D．甲烷分子的比例模型：
17．制备1L含氨10%的氨水（密度是0.96g mL-1），需要标准状况下的氨气多少升？

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