Question

【题目】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____________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶；若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6 mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_________________。

(2)滤液Ⅰ中的阴离子有________(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，电解总反应方程式为____________。

(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他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】(1)CaO 11 易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低

(2)NO、OH－ Ca(HCO3)2

(3)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O

(4)2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑

(5)Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl

【解析】(1)碳酸钙和碳酸镁受热均易分解，生成氧化镁和氧化钙，因此另一种物质为氧化钙；根据溶度积常数可计算出氢氧根离子浓度为1×10－3mol/L，因此氢离子浓度为1×10－11mol/L，所以pH应大于11；如果用硫酸铵代替硝酸铵，钙离子与硫酸根离子能形成硫酸钙沉淀。

(2)滤液Ⅰ中的阴离子包括加入硝酸铵引入的硝酸根离子，水电离生成的氢氧根离子。如果只通入二氧化碳，可能会生成碳酸氢钙，从而导致碳酸钙的产率降低。

(3)氧化铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。

(4)阳极上为铝失电子生成铝离子，阴极上为氢离子得电子生成氢气，其电解总反应方程式为2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑。

(5)因为没有其他离子放电，因此负极反应式为Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl。