Question

16．七鋁十二鈣 （12CaO•7Al₂O₃）是一種新型的超導材料和發光材料，它是用AlC1₃溶液溶解一定量的CaCO₃形成溶液，再用氨水沉淀，然后鍛燒沉淀制備．工業上制備AlC1₃溶液用圖示流程（已知A1C1₃易升華）．

（1）輕燒后的氣體用水處理前導氣管為何要保溫？為了防止AlC1₃蒸氣凝華堵塞導氣管
（2）用水處理添加的試劑X是鹽酸，其目的是抑制鋁離子水解．
（3）AlC1₃溶液溶解CaCO₃時，要控制碳酸鈣和AlC1₃的量，要求n（CaCO₃）：n（A1C1₃）＞12：14，其原因是氫氧化鈣微溶于水，造成損失．用氨水沉淀、過濾后的濾液主要成分是NH₄Cl（少量CaCl₂）．
（4）以工業碳酸鈣（含有少量A1₂O₃、Fe₃O₄雜質）生產二水合氯化鈣（CaC1₂•2H₂O）的方法為：將工業碳酸鈣溶于鹽酸，加入雙氧水，加入氫氧化鈣，攪拌，用pH計調節溶液的pH為4.7，過濾．（實驗中需用到的試劑和儀器有：鹽酸，雙氧水，氫氧化鈣，冰水，pH計）．
已知：幾種離子生成氫氧化物沉淀pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol/L計算）

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe3+	1.1	3.2
Al3+	3.5	4.7

補全實驗步驟：向濾液中加鹽酸酸化，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾冰水洗滌，干燥，得到CaC1₂•2H₂O．

Answer 1

分析 由制備流程可知，Al與氯氣加熱反應生成AlC1₃，加試劑X為鹽酸，可抑制氯化鋁的水解，AlC1₃溶液溶解一定量的CaCO₃形成溶液，再用氨水沉淀，然后鍛燒沉淀制備七鋁十二鈣 （12CaO•7Al₂O₃）．
（1）蒸氣凝華為固體可堵塞導氣管；
（2）氯化鋁為強酸弱堿鹽，可發生水解反應；
（3）要求n（CaCO₃）：n（A1C1₃）＞12：14，與氫氧化鈣的溶解性有關，用氨水沉淀、過濾后的濾液含銨根離子、氯離子；
（4）以工業碳酸鈣（含有少量A1₂O₃、Fe₃O₄雜質）生產二水合氯化鈣（CaC1₂•2H₂O）的方法為：將工業碳酸鈣溶于鹽酸，加入雙氧水，將亞鐵離子氧化為鐵離子，結合表格中pH可知，調節pH為4.7，使Fe³⁺、Al³⁺完全轉化為沉淀，過濾后，向濾液中加鹽酸酸化，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，冰水洗滌，干燥得到CaC1₂•2H₂O．

解答 解：（1）輕燒后的氣體用水處理前導氣管要保溫是為了防止AlC1₃蒸氣凝華堵塞導氣管，
故答案為：為了防止AlC1₃蒸氣凝華堵塞導氣管；
（2）用水處理添加的試劑X是鹽酸，其目的是抑制鋁離子水解，
故答案為：鹽酸；抑制鋁離子水解；
（3）由于氫氧化鈣微溶于水，鈣元素會有損失，所以碳酸鈣要適當過量，用氨水沉淀、過濾后的濾液含銨根離子、氯離子，則濾液主要成分是NH₄Cl（少量CaCl₂），
故答案為：氫氧化鈣微溶于水，造成損失； NH₄Cl（少量CaCl₂）；
（4）以工業碳酸鈣（含有少量A1₂O₃、Fe₃O₄雜質）生產二水合氯化鈣（CaC1₂•2H₂O）的方法為：將工業碳酸鈣溶于鹽酸，加入雙氧水，加入氫氧化鈣，攪拌，用pH計調節溶液的pH為4.7，過濾，向濾液中加鹽酸酸化，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，冰水洗滌，干燥得到CaC1₂•2H₂O，
故答案為：加入氫氧化鈣，攪拌，用pH計調節溶液的pH為4.7，過濾；向濾液中加鹽酸酸化，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握制備原理、發生的反應、鹽類水解、混合物分離為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意氧化還原反應及表格中pH的應用，題目難度不大．