Question

13．白云石的主要成分是CaCO₃•MgCO₃，在我国有大量的分布．以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛的用途．
CaCO₃•MgCO₃Ca（OH）₂•Mg（OH）₂ CaCO₃、Mg（HCO₃）₂碳化一系列过程
（1）已知碳化反应是放热反应，化学方程式是Ca（OH）₂+Mg（OH）₂+3CO₂?CaCO₃+Mg（HCO₃）₂+H₂O，已知某次碳化时溶液中钙离子浓度随时间的变化如图所示．

①15min之后钙离子浓度增大，原因是CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂（用化学方程式表示）．
②碳化温度保持在50℃-60℃．温度偏高不利于碳化反应，原因是平衡逆向移动、碳酸氢镁分解．温度偏低也不利于碳化反应，原因是反应速率慢．
（2）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由流程知，锻粉中的氧化镁几乎不溶解，滤液1中的离子反应是Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺．
②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．
③用NaOH溶液可除去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，阳极反应为2Al-6e^-+3CO₃^2-+3H₂O=2 Al（OH）₃↓+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①15min之后钙离子浓度增大，原因是二氧化碳与碳酸钙反应生成碳酸氢钙；
②碳化反应是放热反应，温度过高，平衡逆向移动，碳酸氢镁容易分解；温度过低，反应速率较慢；
（2）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，过滤得到碳酸钙．用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，电解制备Al（OH）₃时，Al片为阳极、石墨为阴极，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．

解答 解：（1）①15min之后钙离子浓度增大，原因是二氧化碳与碳酸钙反应生成碳酸氢钙，反应的方程式为CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂，
故答案为：CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂；
②碳化反应是放热反应，温度过高，平衡逆向移动，碳酸氢镁容易分解，温度偏高不利于碳化反应，但温度过低，反应速率较慢，也不利于碳化反应，
故答案为：平衡逆向移动，碳酸氢镁分解；反应速率慢；
（2）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，过滤得到碳酸钙．用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，电解制备Al（OH）₃时，Al片为阳极、石墨为阴极，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滤液1中的离子反应是：Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案为：Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺；
②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，
故答案为：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；
③用NaOH溶液可除去Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
④电解制备Al（OH）₃时，Al片为阳极、石墨为阴极，在碳酸钠溶液中搅拌电解，阳极得到铝离子与碳酸根离子发生双水解反应得到氢氧化铝，阳极电极反应式为：2Al-6e^-+3CO₃^2-+3H₂O=2 Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案为：2Al-6e^-+3CO₃^2-+3H₂O=2 Al（OH）₃↓+3CO₂↑．

点评 本题综合考查物质的制备以及分离提纯、难溶电解质的溶解平衡、化学反应速率影响因素等，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．