Question

工业上常以白云石（主要含CaCO₃）为原料，按以下工艺流程制备某种新型的超导材料12CaO·7Al₂O₃。

（1）若在实验室中进行“煅烧Ⅰ”的操作，可将样品放在_____________（填仪器名称）中加热；操作Ⅰ的名称是_____________。

（2）“浸出”过程中，CaO先与水反应生成Ca(OH)₂，写出Ca(OH)₂与NH₄NO₃溶液反应的化学方程式：_____________；检验“浸出”过程中有NH₃生成的方法是___________。

（3）溶液X在流程中能循环利用，其中所含主要溶质的化学式为______。

（4）“煅烧Ⅱ”时发生反应为：12CaCO₃＋7Al₂O₃12CaO·7Al₂O₃+12CO₂↑。能否直接用白云石进行此步反应？请说明理由_____。

Answer

坩锅 过滤 Ca(OH)2＋2NH4NO3＝Ca(NO3)2＋2NH3↑＋2H2O 将湿润的红色石蕊试纸靠近气体，试纸变蓝。（或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近气体，有白烟生成 NH4NO3 不能，白云石主要成分为CaCO3，但仍含有其它成分，若直接使用白云石进行“煅烧Ⅱ”则产品纯度不高

【解析】

白云石煅烧主要发生反应：CaCO3CaO+CO2↑，在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后，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。碳酸钙和氧化铝共混加热1500°C得到12CaO•7Al2O3，以此解答该题。

(1)煅烧固体，应在坩埚中进行，操作Ⅰ用于分离固体和液体，应为过滤操作，故答案为：坩锅；过滤；
(2)Ca(OH)2与NH4NO3溶液反应生成硝酸钙和氨气，反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4NO3=Ca(NO3)2+2NH3↑+2H2O，氨气为碱性气体，可用红色石蕊试纸检验，也可用浓盐酸检验，方法是将湿润的红色石蕊试纸靠近气体，试纸变蓝。(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近气体，有白烟生成。)，故答案为：Ca(OH)2+2NH4NO3=Ca(NO3)2+2NH3↑+2H2O；将湿润的红色石蕊试纸靠近气体，试纸变蓝。(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近气体，有白烟生成。)；
(3)将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应：Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，能循环利用的为NH4NO3，故答案为：NH4NO3；
(4)白云石主要成分为CaCO3，但仍含有其它成分，若直接使用白云石进行“煅烧Ⅱ”则产品纯度不高则不能直接煅烧白云石，故答案为：不能，白云石主要成分为CaCO3，但仍含有其它成分，若直接使用白云石进行“煅烧Ⅱ”则产品纯度不高。