Question

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，若溶液Ⅰ中c(Mg^2＋)小于5×10^－6mol·L^－1，则滤液pH大于________[Mg(OH)₂的K_sp＝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________。

（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl₄^－和Al₂Cl₇^－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

CaO 11 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 NO3－和OH－ Ca(HCO3)2 2OH－＋Al2O3＝2AlO2－＋H2O 2Al＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑ Al－3e－＋7AlCl4－＝4Al2Cl7－

【解析】

(1)白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。若溶液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，根据Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)得：c(OH－)＞mol·L－1＝1×10－3 mol·L－1，c(H＋)＜1×10－11mol·L－1，即pH＞11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3，则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。

(2)煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2和Ca(OH)2，故滤液Ⅰ中的主要阴离子为NO3－和OH－。由于滤液Ⅰ的pH大于11，溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3与Ca(OH)2，若仅通入CO2会生成Ca(HCO3)2，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2OH－＋Al2O3＝2AlO2－＋H2O。

(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2Al＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑。

(5)由题意可知，放电时负极Al失去电子与AlCl4－结合生成Al2Cl7－，其电极反应式为Al－3e－＋7AlCl4－＝4Al2Cl7－。