Question

【題目】七鋁十二鈣（12CaO7Al2O3）是新型的超導材料和發光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下：

（1）鍛粉主要含______和______，用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶。該工藝中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3，原因是_______________________________________________．

（2）濾液Ⅰ中陰離子有______（忽略雜質成分的影響）；若濾液Ⅰ中僅通入CO2，會生成______，從而導致CaCO3產率降低．

（3）用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，反應的離子方程式為______________________．

（4）電解制備Al（OH）3時，電極分別為Al片和石墨，則鋁片接外電源的____極，電解時陰極發生的反應為：______．

（5）一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時AlCl4﹣和Al2Cl7﹣兩種離子在Al電極上相互轉化，其它離子不參與電極反應，放電時負極Al的電極反應式為______________________________________．

Answer 1

【答案】MgO CaO CaSO4微溶于水，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，會生成CaSO4沉淀引起Ca2+的損失； NO3-，OH- Ca(HCO3)2 Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2-+ H2O； 正 2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ； Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-；

【解析】

（1）白云石煅燒發生反應：CaCO3 = CaO + CO2↑，MgCO3 = MgO+CO2↑，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，生成CaSO4，微溶于水，造成Ca的損失，從而導致CaCO3產率降低；

（2）在鍛粉中加入適量的NH4NO3溶液后，鎂化合物幾乎不溶，由于NH4NO3溶液水解顯酸性，與CaO反應生成Ca(NO3)2和NH3H2O，故過濾后溶液中含Ca(NO3)2和NH3H2O，將CO2和NH3通入濾液I中后發生反應：

Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，據此分析濾液中的陰離子；若濾液Ⅰ中僅通入CO2，會造成CO2過量，據此分析產物；

（3）NaOH溶液可以與Al2O3反應偏鋁酸鈉和水，可用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜；

（4）用Al片和石墨作電極來制備Al(OH)3，故Al做陽極，石墨做陰極，陰極為水中氫離子放電；

（5）放電時負極電極本身Al放電，失電子，根據AlCl4-和Al2Cl7-中鋁元素和氯元素的比例來確定做AlCl4-做反應物而生成Al2Cl7-。

（1）白云石煅燒發生反應：CaCO3 = CaO + CO2↑，MgCO3 = MgO + CO2↑，故所得煅粉主要含有CaO和MgO，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，生成CaSO4，微溶于水，造成Ca的損失；

故答案為：CaO、MgO； CaSO4微溶于水，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，會生成CaSO4沉淀引起Ca2+的損失；

（2）在鍛粉中加入適量的NH4NO3溶液后，鎂化合物幾乎不溶，由于NH4NO3溶液水解顯酸性，與CaO反應生成Ca(NO3)2和NH3H2O，故過濾后溶液中含Ca(NO3)2和NH3H2O，將CO2和NH3通入濾液I中后發生反應：

Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，故濾液Ⅰ中陰離子有NO3-，OH-；若濾液Ⅰ中僅通入CO2，會造成CO2過量，會生成Ca(HCO3)2，從而導致CaCO3產率降低；

故答案為：NO3-，OH-；Ca(HCO3)2；

（3）NaOH溶液可以與Al2O3反應偏鋁酸鈉和水，可用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，反應的離子方程式為：Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2 - + H2O；

故答案為：Al2O3 +2 OH-= 2 AlO2 - + H2O；

（4）用Al片和石墨作電極來制備Al(OH)3，故Al做陽極，石墨做陰極，則鋁片接外電源的正極，陰極為水中氫離子放電，電極反應式為：2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ；

故答案為：正；2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ；

（5）放電時負極電極本身Al放電，失電子，由于AlCl4-中氯元素的含量高于Al2Cl7-中氯元素的含量，故AlCl4-做反應物，而Al2Cl7-為生成物，由于其它離子不參與電極反應，故電極反應式為:Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-；

故答案為：Al - 3 e- + 7 AlCl4- =4 Al2Cl7-。