题目内容

5．七铝十二钙（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图：

（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，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，在过滤时会被除去，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↑．

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，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．

解答 解：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，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，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；加入（NH4）2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少．
（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↑．

点评 本题综合考查物质的制备以及分离提纯，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，难度不大．

练习册系列答案
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6．下列各组物质的分类正确的是（　　）
①混合物：氯水、氨水、水玻璃、水银 
②电解质：明矾、冰醋酸、石膏、纯碱
③同位素：1H+、2H+、3H+         
④同素异形体：C60、C80、金刚石、石墨．
A．①④B．②③④C．②④D．全部正确
7．氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用．回答下列问题：
（1）基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3．
（2）K3[Fe（CN）6]晶体中Fe3+与CN-之间化学键类型为配位键，与CN-互为等电子体的化合物分子式为CO．
（3）PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx、O3、CH2=CHCHO、HCOOH、 （PAN）等二次污染物．
①N2O结构式可表示为N=N=O，N2O中中心氮原子的杂化轨道类型为sp，1mol PAN中含σ键数目为10NA．
②测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β一射线吸收法，β一射线放射源可用85Kr．Kr晶体为面心立方晶体，若晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则m/n=3（填数字）．已知Kr晶体的密度为ρg/cm3，摩尔质量为Mg/mol，阿伏伽德罗常数用NA表示，列式表示Kr晶胞参数a=$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$×10-7nm．
4．已知某有机物（分子式为C5H10O2）嫩发生水解反应生成甲和乙，乙能与氧气在催化剂Cu的作用下反应生成丙．若甲、丙都不能发生银镜反应，则符合条件的该有机物有（不考虑立体异构）（　　）
A．1种B．2种C．3种D．4种
11．已知某反应的各物质浓度数据如下：
                  aA（g）+bB（g）=cC（g）
初始浓度（mol•L-1） 3.0   1.0     0
2s末浓度（mol•L-1） 1.8   0.6     0.8
据此推算出a：b：c=3：1：2，
v（A）：v（B）：v（C）=3：1：2，
v（A）=0.6mol/（L．s）．
10．某地煤矸石经预处理后主要含SiO2（61%）、Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物等．某实验小组利用其提取Al（OH）3．

（1）“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O．
（2）滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO3、Mg（OH）2和Fe（OH）3．
（3）①上述流程中可循环利用的物质的化学式是CO2（或Na2CO3）．②“转化”时主要反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-（或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-）．
17．奶粉行业的“911事件”将三聚氰胺引入公众视野，工业上可用尿素为原料，在一定条件下合成三聚氰胺：（C3H6N6），对说法正确的是（　　）
A．摩尔质量为126
B．式量为126
C．每个C3H6N6分子含3个N2分子
D．0.1NA个C3H6N6分子含碳原子数为1.806×1023
14．某小组欲探究Cl2与KI溶液的反应，设计实验装置如下图．
已知：I2在水中溶解度很小，在KI溶液中溶解度显著增大，I2（S）+I-?I3-（aq）．
容器中盛放的试剂分别为：
A．MnO2
C．0.5000mol/L的KI溶液
D．AgNO3溶液
E．NaOH溶液
F．浓盐酸
完成下列填空：
（1）仪器A的名称蒸馏烧瓶，B中的试剂是饱和食盐水．
（2）当D装置中出现白色沉淀 时，停止加热；E的作用是吸收未反应的氯气．
（3）当氯气开始进入C时，C中看到的现象是溶液变棕黄色；不断向C中通入氯气，看到溶液颜色逐渐加深，后来出现深褐色沉淀，试运用平衡移动原理分析产生这些现象的原因被置换出来的I2在KI溶液中溶解度、较大，所以溶液颜色逐渐加深，但随着反应KI被消耗，平衡I2（S）+I-?I3-（aq）向左移动，碘在水中的溶解度较小，所以部分碘以沉淀的形式析出．
（4）持续不断地向C中通入氯气，看到C中液体逐渐澄清，最终呈无色．推测此时C中无色溶液里含碘物质的化学式HIO3（此时溶液中只有一种含碘微粒）．
为确定含碘物质中碘元素的化合价，进行如下实验：
①取反应后C中溶液5.00mL（均匀）于锥形瓶中，加入KI（过量）和足量稀硫酸．
②向上述锥形瓶中滴加淀粉指示剂，溶液变蓝，用0.6250mol/L的Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去，耗Na2S2O3溶液24.00mL．
已知：I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
计算：碘元素的化合价为+5．
（5）欲检验某溶液中是否含有I-，可使用的试剂为氯水和淀粉溶液．合理的实验操作为取样，滴加淀粉溶液，振荡均匀后再逐滴加入氯水并振荡．
15．以铂为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜溶液，在阳极和阴极上析出物质的质量比是（　　）
A．1：2B．8：1C．1：4D．4：1

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