Question

13．白云石的主要成分是CaCO₃•MgCO₃，在我國(guó)有大量的分布．以白云石為原料生產(chǎn)的鈣鎂系列產(chǎn)品有廣泛的用途．
CaCO₃•MgCO₃Ca（OH）₂•Mg（OH）₂ CaCO₃、Mg（HCO₃）₂碳化一系列過(guò)程
（1）已知碳化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，化學(xué)方程式是Ca（OH）₂+Mg（OH）₂+3CO₂?CaCO₃+Mg（HCO₃）₂+H₂O，已知某次碳化時(shí)溶液中鈣離子濃度隨時(shí)間的變化如圖所示．

①15min之后鈣離子濃度增大，原因是CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂（用化學(xué)方程式表示）．
②碳化溫度保持在50℃-60℃．溫度偏高不利于碳化反應(yīng)，原因是平衡逆向移動(dòng)、碳酸氫鎂分解．溫度偏低也不利于碳化反應(yīng)，原因是反應(yīng)速率慢．
（2）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圖：

①由流程知，鍛粉中的氧化鎂幾乎不溶解，濾液1中的離子反應(yīng)是Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺．
②該工藝中不能用（NH₄）₂SO₄代替NH₄NO₃，原因是加入（NH₄）₂SO₄會(huì)生成CaSO₄微溶物，在過(guò)濾時(shí)會(huì)被除去，造成生成的CaCO₃減少．
③用NaOH溶液可除去Al片表面的氧化膜，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
④電解制備Al（OH）₃時(shí)，電極分別為Al片和石墨，陽(yáng)極反應(yīng)為2Al-6e^-+3CO₃^2-+3H₂O=2 Al（OH）₃↓+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①15min之后鈣離子濃度增大，原因是二氧化碳與碳酸鈣反應(yīng)生成碳酸氫鈣；
②碳化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，平衡逆向移動(dòng)，碳酸氫鎂容易分解；溫度過(guò)低，反應(yīng)速率較慢；
（2）白云石煅燒發(fā)生反應(yīng)：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，MgCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+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NH₃•H₂O，故過(guò)濾后溶液中含Ca（NO₃）₂和NH₃•H₂O，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，過(guò)濾得到碳酸鈣．用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，電解制備Al（OH）₃時(shí)，Al片為陽(yáng)極、石墨為陰極，在碳酸鈉溶液中攪拌電解，得到氫氧化鋁，過(guò)濾加熱灼燒得到氧化鋁，碳酸鈣和氧化鋁共混加熱1500°C得到七鋁十二鈣．

解答 解：（1）①15min之后鈣離子濃度增大，原因是二氧化碳與碳酸鈣反應(yīng)生成碳酸氫鈣，反應(yīng)的方程式為CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂，
故答案為：CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂；
②碳化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，平衡逆向移動(dòng)，碳酸氫鎂容易分解，溫度偏高不利于碳化反應(yīng)，但溫度過(guò)低，反應(yīng)速率較慢，也不利于碳化反應(yīng)，
故答案為：平衡逆向移動(dòng)，碳酸氫鎂分解；反應(yīng)速率慢；
（2）白云石煅燒發(fā)生反應(yīng)：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，MgCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+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NH₃•H₂O，故過(guò)濾后溶液中含Ca（NO₃）₂和NH₃•H₂O，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，過(guò)濾得到碳酸鈣．用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，電解制備Al（OH）₃時(shí)，Al片為陽(yáng)極、石墨為陰極，在碳酸鈉溶液中攪拌電解，得到氫氧化鋁，過(guò)濾加熱灼燒得到氧化鋁，碳酸鈣和氧化鋁共混加熱1500°C得到七鋁十二鈣．
①濾液1中的離子反應(yīng)是：Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案為：Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺；
②該工藝中不能用（NH₄）₂SO₄代替NH₄NO₃，原因是：加入（NH₄）₂SO₄會(huì)生成CaSO₄微溶物，在過(guò)濾時(shí)會(huì)被除去，造成生成的CaCO₃減少，
故答案為：加入（NH₄）₂SO₄會(huì)生成CaSO₄微溶物，在過(guò)濾時(shí)會(huì)被除去，造成生成的CaCO₃減少；
③用NaOH溶液可除去Al片表面的氧化膜，反應(yīng)的離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
④電解制備Al（OH）₃時(shí)，Al片為陽(yáng)極、石墨為陰極，在碳酸鈉溶液中攪拌電解，陽(yáng)極得到鋁離子與碳酸根離子發(fā)生雙水解反應(yīng)得到氫氧化鋁，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：2Al-6e^-+3CO₃^2-+3H₂O=2 Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案為：2Al-6e^-+3CO₃^2-+3H₂O=2 Al（OH）₃↓+3CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查物質(zhì)的制備以及分離提純、難溶電解質(zhì)的溶解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素等，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及題目給予的信息，難度中等．