Question

【題目】某興趣小組用白云石(主要含CaCO3 和MgCO3)和廢鋁屑制備一種化合物12CaO·7Al2O3。

相關信息如下：

①MgCO3 分解溫度低于 CaCO3；

②金屬離子形成氫氧化物沉淀的 pH 范圍：

③AlCl3 易水解，易升華。請回答：

(1)從煅粉經一系列操作可制備純凈的CaCO3。請給出合理的操作排序(從下列操作中選取，按先后次序列出字母) ：________

煅粉→加入適量 NH4NO3 溶液→( )→( )→( )→通入 NH3 和 CO2，控制pH＜11.0→過濾→洗滌→CaCO3

a.過濾 b.控制 pH＝11.0 c.控制 pH＝8.0 d.取濾渣加水形成懸濁液 e.取濾液

(2)煅粉加入 NH4NO3 溶液發生反應的離子方程式是_________。

(3)通入 NH3 和 CO2 時，需控制 pH＜11.0 的原因是_________。

(4)下列說法正確的是_________。

A．煅燒時，需用玻璃棒不斷攪拌坩堝中固體，使其受熱均勻

B．煅燒時產生 CO2 的體積恰好等于制備 CaCO3 時需要通入 CO2 的體積(已換算為相同狀況)

C．NH4NO3 溶液還可用(NH4)2SO4、NH4HCO3 等溶液代替

D．過濾時，應選用玻璃砂漏斗，以免濾紙被溶液腐蝕

(5)廢鋁屑需要先放在乙醇和丙酮混合溶液中，放入超聲波清洗器中清洗 30 分鐘，目的是 __。取出晾干，用以下裝置制備 AlCl3 溶液。請為虛線框中補充必須的裝置，并按連接順序排列 ___(填寫代表裝置的字母，不考慮橡皮管連接)。

Answer 1

【答案】b→a→e CaO＋2NH4+＋H2O＝Ca2+＋2NH3·H2O 防止CaCO3中混有Ca(OH)2雜質，降低產率與純度 D 溶解除去表面油污 AC

【解析】

白云石煅燒發生反應：CaCO3CaO+CO2↑，MgCO3 MgO+CO2↑，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NH3·H2O，故過濾后溶液中含Ca（NO3）2和NH3·H2O，將CO2和NH3通入濾液中后發生反應：Ca（NO3）2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，據此分析濾液中的陰離子；若濾液中僅通入CO2，會造成CO2過量，廢鋁片加入氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉溶液，用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，電解制備Al（OH）3時，電極分別為Al片和石墨，在碳酸鈉溶液中攪拌電解，得到氫氧化鋁，過濾加熱灼燒得到氧化鋁，碳酸鈣和氧化鋁共混加熱1500°C得到七鋁十二鈣。

（1）從煅粉經一系列操作可制備純凈的CaCO3。合理的操作排序為：煅粉→加入適量 NH4NO3 溶液→控制 pH＝11.0(確保鈣離子不生成Ca(OH)2沉淀，防止CaCO3中混有Ca(OH)2雜質，降低產率與純度)→過濾(除去氧化鎂沉淀)→控制 pH＝8.0→通入 NH3 和 CO2，Ca2＋＋2NH3＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2NH4＋,控制pH＜11.0→過濾→洗滌→CaCO3；

故答案為： b→a→e；

（2）煅粉加入 NH4NO3 溶液發生反應的離子方程式是CaO＋2NH4+＋H2O＝Ca2+＋2NH3·H2O。故答案為：CaO＋2NH4+＋H2O＝Ca2+＋2NH3·H2O；

（3）通入 NH3 和 CO2 時，需控制 pH＜11.0 的原因是防止CaCO3中混有Ca(OH)2雜質，降低產率與純度。故答案為：防止CaCO3中混有Ca(OH)2雜質，降低產率與純度；

（4）A．煅燒時，不能用玻璃棒不斷攪拌坩堝中固體，玻璃棒會與碳酸鈣反應，故A錯誤；

B．白云石煅燒發生反應：CaCO3CaO+CO2↑，MgCO3 MgO+CO2↑，煅燒時產生 CO2 的體積多于制備 CaCO3 時需要通入 CO2 的體積(已換算為相同狀況)，故B錯誤；

C．NH4NO3 溶液不可用(NH4)2SO4、NH4HCO3 等溶液代替，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NH3·H2O，如用(NH4)2SO4、NH4HCO3 等溶液代替，會生成CaSO4 、Mg(OH)2沉淀，故C錯誤；

D．過濾后溶液中含Ca（NO3）2和NH3·H2O，將CO2和NH3通入濾液I中后發生反應：Ca（NO3）2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，故濾液中的陰離子主要為NO3－，還含有OH－，過濾時，應選用玻璃砂漏斗，以免濾紙被溶液腐蝕，故D正確；

故答案為：D；

（5）廢鋁屑需要先放在乙醇和丙酮混合溶液中，放入超聲波清洗器中清洗 30 分鐘，目的是溶解除去表面油污。制備 AlCl3 溶液操作如下：取出洗去表面油污的鋁屑，晾干，干燥的氯氣與鋁在加熱條件下生成氯化鋁氣體，通入A濃鹽酸中溶解，抑制其水解，尾氣用C中NaOH溶液吸收，以防止污染空氣。

故答案為：溶解除去表面油污；AC。