Question

【題目】七鋁十二鈣是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料。用白云石（主要含和）和廢片制備七鋁十二鈣的工藝如下：

請按要求回答下列問題：

（1）煅粉主要含和______。

（2）廢鋁片用溶液洗滌時往往有氣泡產(chǎn)生，原因是（用離子方程式表示）__________。

（3）該工藝中浸取煅粉不能用替代的原因是________________________。

溶液顯酸性，用化學(xué)用語表示其原因： ________________________。

（4）若向?yàn)V液Ⅰ中通入過量，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________，從而會導(dǎo)致產(chǎn)率降低。

（5）電解制備時，電極分別為片和石墨，電解質(zhì)溶液為溶液，陽極材料為___。

（6）科研人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池，內(nèi)部用和有機(jī)陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液，其放電工作原理如圖所示。則放電時負(fù)極電極反應(yīng)式為________________________。

Answer 1

【答案】 溶液與可以生成沉淀，造成鈣元素的損失 NH4++H2ONH3·H2O+H+

【解析】

白云石煅燒發(fā)生反應(yīng)：CaCO3CaO+CO2↑，MgCO3MgO+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(yīng)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(fā)生反應(yīng)：Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3，若濾液Ⅰ中僅通入CO2，會造成CO2過量。廢鋁片加入氫氧化鈉溶液反應(yīng)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℃得到七鋁十二鈣。

(1)白云石主要含CaCO3和MgCO3，煅燒時發(fā)生反應(yīng)：CaCO3CaO+CO2↑，MgCO3MgO+CO2↑，所以煅燒后的固體煅粉中主要含MgO和CaO；

(2)Al可以與強(qiáng)堿NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，

(4)在該工藝中浸取煅粉不能用(NH4)2SO4替代NH4NO3是因?yàn)?/span>(NH4)2SO4會與其中的CaO反應(yīng)產(chǎn)生微溶于水的CaSO4，造成Ca元素的流失；NH4NO3是強(qiáng)酸弱堿鹽，NH4+水解消耗水電離產(chǎn)生的OH-，使溶液中c(OH-)減小，最終達(dá)到平衡時c(H+)>c(OH-)，溶液顯酸性，水解的離子方程式為NH4++H2ONH3·H2O+H+；

(5)電解制備Al(OH)3時，電極分別為片和石墨，電解質(zhì)溶液為Na2CO3溶液，Al反應(yīng)后元素化合價升高，所以Al電極為陽極。

(6)科研人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池，內(nèi)部用和有機(jī)陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液，根據(jù)放電工作原理圖所示，可知：在放電時Al失去電子，與其中的AlCl4-結(jié)合形成Al2Cl7-，負(fù)極電極反應(yīng)式為Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-。