Question

【題目】【2015廣東卷】七鋁十二鈣（12CaO·7Al2O3)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）煅粉主要含MgO和 ，用適量的NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶， 若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,則溶液pH大于 （Mg(OH)2的Ksp=5×10-12)；該工藝中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是 。

（2）濾液I中的陰離子有 （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，電解總反應方程式為 。

（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】（1）CaO；11；加入（NH4)2SO4會生成CaSO4微溶物，在過濾時會被除去，造成生成的CaCO3減少。（2）NO3—、OH—；Ca(HCO3)2 （3）2OH—+Al2O3＝2AlO2—+H2O（4）2Al+6H20 2Al(OH)3↓+3H2↑

（5） Al－3e－＋7 AlCl4—＝4 Al2Cl7—

【解析】（1）煅燒時CaCO3會發生分解生成CaO和CO2；煅燒MgCO3分解生成MgO和CO2；故煅粉主要含MgO和CaO；Ksp= c(Mg2+)c2(OH—)，5×10-12=5×10-6 ×c2(OH—)，得c(OH—)= 10-3mol·L-1， pH=11。由于溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1，所以溶液pH大于11；不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3的原因是加入（NH4)2SO4會生成CaSO4微溶物，在過濾時會被除去，從而造成生成的CaCO3減少。（2）從流程中看出NO3—沒有被除去，故濾液I中的陰離子有NO3—，CaO溶于水生成Ca(OH)2，故溶液中還有OH—；若濾液I中僅通入CO2，過量的CO2會與CaCO3生成Ca(HCO3)2 從而導致CaCO3產率降低。（3）Al表面的氧化膜的成分是Al2O3，該物質是兩性氧化物，NaOH可以與之發生反應。NaOH溶液與Al2O3反應的離子方程式為：2OH—+Al2O3＝2AlO2—+H2O；（4）電解制備Al(OH)3時，電極分別為Al片和石墨，Al作陽極，石墨作陰極。Al在陽極放電，溶液中的H+在陰極放電，破壞了水的電離平衡，使的溶液中的OH—濃度增大，與產生的Al3+結合生成Al(OH)3，總反應方程式為：2Al+6H2O 2Al(OH)3↓+3H2↑。（5）根據題意，充電和放電時AlCl4—和Al2Cl7—兩種離子在Al電極上相互轉化，放電時負極Al失去電子變為Al3+，與溶液中的AlCl4—結合，發生反應產生的Al2Cl7—電極反應式為：Al－3e－＋7 AlCl4—＝4 Al2Cl7—。