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【题目】某兴趣小组用白云石(主要含CaCO3 和MgCO3)和废铝屑制备一种化合物12CaO·7Al2O3。

相关信息如下:

①MgCO3 分解温度低于 CaCO3;

②金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH 范围:

③AlCl3 易水解,易升华。请回答:

(1)从煅粉经一系列操作可制备纯净的CaCO3。请给出合理的操作排序(从下列操作中选取,按先后次序列出字母) :________

煅粉→加入适量 NH4NO3 溶液→( )→( )→( )→通入 NH3 和 CO2,控制pH<11.0→过滤→洗涤→CaCO3

a.过滤 b.控制 pH=11.0 c.控制 pH=8.0 d.取滤渣加水形成悬浊液 e.取滤液

(2)煅粉加入 NH4NO3 溶液发生反应的离子方程式是_________。

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

(4)下列说法正确的是_________。

A.煅烧时,需用玻璃棒不断搅拌坩埚中固体,使其受热均匀

B.煅烧时产生 CO2 的体积恰好等于制备 CaCO3 时需要通入 CO2 的体积(已换算为相同状况)

C.NH4NO3 溶液还可用(NH4)2SO4、NH4HCO3 等溶液代替

D.过滤时,应选用玻璃砂漏斗,以免滤纸被溶液腐蚀

(5)废铝屑需要先放在乙醇和丙酮混合溶液中,放入超声波清洗器中清洗 30 分钟,目的是 __。取出晾干,用以下装置制备 AlCl3 溶液。请为虚线框中补充必须的装置,并按连接顺序排列 ___(填写代表装置的字母,不考虑橡皮管连接)。

【答案】b→a→e CaO+2NH4++H2O=Ca2++2NH3·H2O 防止CaCO3中混有Ca(OH)2杂质,降低产率与纯度 D 溶解除去表面油污 AC

【解析】

白云石煅烧发生反应:CaCO3CaO+CO2↑,MgCO3 MgO+CO2↑,在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,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通入滤液中后发生反应:Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3,据此分析滤液中的阴离子;若滤液中仅通入CO2,会造成CO2过量,废铝片加入氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,在碳酸钠溶液中搅拌电解,得到氢氧化铝,过滤加热灼烧得到氧化铝,碳酸钙和氧化铝共混加热1500°C得到七铝十二钙。

(1)从煅粉经一系列操作可制备纯净的CaCO3。合理的操作排序为:煅粉→加入适量 NH4NO3 溶液→控制 pH=11.0(确保钙离子不生成Ca(OH)2沉淀,防止CaCO3中混有Ca(OH)2杂质,降低产率与纯度)→过滤(除去氧化镁沉淀)→控制 pH=8.0→通入 NH3 和 CO2,Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+,控制pH<11.0→过滤→洗涤→CaCO3;

故答案为: b→a→e;

(2)煅粉加入 NH4NO3 溶液发生反应的离子方程式是CaO+2NH4++H2O=Ca2++2NH3·H2O。故答案为:CaO+2NH4++H2O=Ca2++2NH3·H2O;

(3)通入 NH3 和 CO2 时,需控制 pH<11.0 的原因是防止CaCO3中混有Ca(OH)2杂质,降低产率与纯度。故答案为:防止CaCO3中混有Ca(OH)2杂质,降低产率与纯度;

(4)A.煅烧时,不能用玻璃棒不断搅拌坩埚中固体,玻璃棒会与碳酸钙反应,故A错误;

B.白云石煅烧发生反应:CaCO3CaO+CO2↑,MgCO3 MgO+CO2↑,煅烧时产生 CO2 的体积多于制备 CaCO3 时需要通入 CO2 的体积(已换算为相同状况),故B错误;

C.NH4NO3 溶液不可用(NH4)2SO4、NH4HCO3 等溶液代替,在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,与CaO反应生成Ca(NO3)2和NH3·H2O,如用(NH4)2SO4、NH4HCO3 等溶液代替,会生成CaSO4 、Mg(OH)2沉淀,故C错误;

D.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,故滤液中的阴离子主要为NO3-,还含有OH-,过滤时,应选用玻璃砂漏斗,以免滤纸被溶液腐蚀,故D正确;

故答案为:D;

(5)废铝屑需要先放在乙醇和丙酮混合溶液中,放入超声波清洗器中清洗 30 分钟,目的是溶解除去表面油污。制备 AlCl3 溶液操作如下:取出洗去表面油污的铝屑,晾干,干燥的氯气与铝在加热条件下生成氯化铝气体,通入A浓盐酸中溶解,抑制其水解,尾气用C中NaOH溶液吸收,以防止污染空气。

故答案为:溶解除去表面油污;AC。

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实验编号

实验现象

实验结论

Ⅰ

①

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Ⅱ

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②

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