Question

11．实验室用如图所示装置制备AlCl₃溶液，并用AlCl₃溶液溶解一定量的CaCO₃形成溶液，再用氨水沉淀，然后锻烧沉淀制备新型的超导材料和发光材料七铝十二钙 （12CaO•7Al₂O₃）．已知AlCl₃易水解，易升华．

（1）①实验室用氯酸钾和浓盐酸制备氯气，其离子方程式为ClO₃^-+5Cl^-+6H+=3Cl₂+3H₂O；
②C装置的作用吸收氯气，防止污染空气；
（2）氯气与废铝屑反应生成的AlCl₃蒸气溶解在B中，B中盛放的试剂X是盐酸；为了防止AlCl₃蒸气凝华堵塞导管，实验中可采取的措施是加粗导管、缩短导管长度、加热导管、通入氮气等（写出一点）．
（3）B装置中的AlCl₃溶液溶解CaCO₃时，AlCl₃溶液和碳酸钙粉末的混合方式为碳酸钙粉末慢慢加入到AlCl₃溶液中；
（4）实验要控制碳酸钙和AlCl₃的量，要求n（CaCO₃）：n（AlCl₃）＞12：14，其原因是氢氧化钙微溶于水，造成损失；
（5）以工业碳酸钙（含有少量Al₂O₃、Fe₂O₃杂质）生产二水合氯化钙（CaCl₂•2H₂O）的方法为：将工业碳酸钙溶于盐酸，向溶液中加入氢氧化钙，搅拌，用pH计调节溶液的pH≤4.7，过滤，向滤液中加盐酸酸化，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，干燥．
已知：几种离子生成氢氧化物沉淀pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol/L计算）

	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe3+	1.1	3.2
Al3+	3.5	4.7

（实验中需用到的试剂和仪器有：盐酸，氢氧化钙，冰水，pH计）．

Answer 1

分析 实验室用氯气与铝反应制备AlCl₃，AlCl₃再用水吸收得AlCl₃溶液，由于AlCl₃易水解，所以吸收氯化铝要用盐酸溶液，氯化铝易溶于水，所以装置B中用防止倒吸装置，实验中有氯气尾气，有氢氧化钠溶液吸收，用制得的AlCl₃溶液溶解一定量的CaCO₃形成溶液，再用氨水沉淀，然后锻烧可得12CaO•7Al₂O₃），
（1）①实验室用氯酸钾氧化浓盐酸制备氯气，生成氯气和氯化钾及水，根据电荷守恒和元素守恒书写离子方程式；
②实验中有氯气尾气，会污染空气；
（2）AlCl₃易水解，所以吸收氯化铝要用盐酸溶液，为了防止AlCl₃蒸气凝华堵塞导管，实验中加粗导管、缩短导管长度、加热导管、通入氮气等；
（3）B装置中的AlCl₃溶液溶解CaCO₃时，AlCl₃溶液水解呈酸性，所以在混合时可以将碳酸钙粉末慢慢加到氯化铝溶液中，便于碳酸钙溶解；
（4）由于氢氧化钙微溶于水，钙元素会有损失，所以碳酸钙要适当过量；
（5）以工业碳酸钙（含有少量Al₂O₃、Fe₂O₃杂质）生产二水合氯化钙（CaCl₂•2H₂O）要除去铝元素和铁元素，可以先用酸溶解，再调节PH值，使铁、铝生成对应的氢氧化物沉淀，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，干燥；

解答 解：实验室用氯气与铝反应制备AlCl₃，AlCl₃再用水吸收得AlCl₃溶液，由于AlCl₃易水解，所以吸收氯化铝要用盐酸溶液，氯化铝易溶于水，所以装置B中用防止倒吸装置，实验中有氯气尾气，有氢氧化钠溶液吸收，用制得的AlCl₃溶液溶解一定量的CaCO₃形成溶液，再用氨水沉淀，然后锻烧可得12CaO•7Al₂O₃），
（1）①实验室用氯酸钾氧化浓盐酸制备氯气，生成氯气和氯化钾及水，反应的离子方程式为ClO₃^-+5Cl^-+6H+=3Cl₂+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+5Cl^-+6H+=3Cl₂+3H₂O；
②实验中有氯气尾气，会污染空气，所以用C装置中氢氧化钠进行尾气吸收，吸收氯气，防止污染空气，
故答案为：吸收氯气，防止污染空气；
（2）AlCl₃易水解，所以吸收氯化铝要用盐酸溶液，所以X试剂为盐酸，为了防止AlCl₃蒸气凝华堵塞导管，实验中加粗导管、缩短导管长度、加热导管、通入氮气等，
故答案为：盐酸；加粗导管、缩短导管长度、加热导管、通入氮气等；
（3）B装置中的AlCl₃溶液溶解CaCO₃时，AlCl₃溶液水解呈酸性，所以在混合时可以将碳酸钙粉末慢慢加到氯化铝溶液中，便于碳酸钙溶解，
故答案为：碳酸钙粉末慢慢加入到AlCl₃溶液中；
（4）由于氢氧化钙微溶于水，钙元素会有损失，所以碳酸钙要适当过量，
故答案为：氢氧化钙微溶于水，造成损失；
（5）以工业碳酸钙（含有少量Al₂O₃、Fe₂O₃杂质）生产二水合氯化钙（CaCl₂•2H₂O）要除去铝元素和铁元素，可以先用酸溶解，再调节PH值，使铁、铝生成对应的氢氧化物沉淀，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，干燥，所以实验操作为向溶液中加入氢氧化钙，搅拌，用pH计调节溶液的pH≤4.7，过滤，向滤液中加盐酸酸化，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，干燥，
故答案为：向溶液中加入氢氧化钙，搅拌，用pH计调节溶液的pH≤4.7，过滤，向滤液中加盐酸酸化，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，干燥．

点评 本题综合考查物质的制备以及分离提纯、实验基本操作等，为高考常见题型，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目给予的信息，难度中等．