- 氢氧化铝的制备
- 共1080题
已知反应：
①将钛铁矿与浓H2SO4煮解：FeTiO3+2H2SO4（浓）
②加水热分解硫酸氧钛：TiOSO4+（n+1）H2O
请回答下列问题：
（1）副产品甲是______，可循环利用的物质是______．
（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是______．
（3）写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为：______．
（4）“硫酸法”生产钛排放的废液对水体有哪些污染，请指出主要的两点：
①______；②______．
针对其中一项污染，提出处理的方法：______．
正确答案
解：钛铁矿（主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质）中加入浓硫酸，FeTiO3发生反应：FeTiO3+2H2SO4（浓）
（1）从流程图硫酸与过量的铁反应可知，副产品甲是FeSO4•7H2O，可循环利用的物质是硫酸，
故答案为：FeSO4•7H2O；硫酸；
（2）铁可与Fe3+反应生成Fe2+，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，
故答案为：防止Fe2+氧化（成Fe3+）；
（3）中间产物乙为TiO2，TiO2与焦炭、氯气在高温下发生反应生成四氯化钛和一氧化碳，反应的方程式为：TiO2+2Cl2+2C
故答案为：TiO2+2Cl2+2C
（4）①②“硫酸法”生产钛排放的废液为酸性，会产生酸污染，并且与Ti共存的其它重金属的废液对水体有污染，
故答案为：①酸污染 ②重金属离子（Cu2+、Cr3+等）污染；
针对产生酸污染可以加入熟石灰中和，针对重金属离子污染可通过沉淀法除去，
故答案为：沉淀法．
解析
解：钛铁矿（主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质）中加入浓硫酸，FeTiO3发生反应：FeTiO3+2H2SO4（浓）
（1）从流程图硫酸与过量的铁反应可知，副产品甲是FeSO4•7H2O，可循环利用的物质是硫酸，
故答案为：FeSO4•7H2O；硫酸；
（2）铁可与Fe3+反应生成Fe2+，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，
故答案为：防止Fe2+氧化（成Fe3+）；
（3）中间产物乙为TiO2，TiO2与焦炭、氯气在高温下发生反应生成四氯化钛和一氧化碳，反应的方程式为：TiO2+2Cl2+2C
故答案为：TiO2+2Cl2+2C
（4）①②“硫酸法”生产钛排放的废液为酸性，会产生酸污染，并且与Ti共存的其它重金属的废液对水体有污染，
故答案为：①酸污染 ②重金属离子（Cu2+、Cr3+等）污染；
针对产生酸污染可以加入熟石灰中和，针对重金属离子污染可通过沉淀法除去，
故答案为：沉淀法．
芳香族反应试剂、产物的物理常数：
主要实验装置和流程如下：
图1回流搅拌装置
图2抽滤装置
实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在90℃时，反应一段时间，再停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．
（1）无色液体A的结构简式为______．操作Ⅱ为______．
（2）如果滤液呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化，加亚硫酸氢钾的目的是______．
（3）下列关于仪器的组装或者使用正确的是______．
A．抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀
B．安装电动搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C．图1回流搅拌装置应采用直接加热的方法
D．冷凝管中水的流向是下进上出
（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入______，分液，水层再加入______，然后抽滤，干燥即可得到苯甲酸．
（5）纯度测定：称取1.220g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，进行滴定，消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol．产品中苯甲酸质量分数为______．
正确答案
解：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）A是甲苯，其结构简式为：
故答案为：
（2）如果滤液呈紫色，说明高锰酸钾过量，要先加亚硫酸氢钾，除去未反应的高锰酸钾，否则浓盐酸酸化时可能被高锰酸钾氧化成氯气，
故答案为：除去未反应的高锰酸钾氧化剂，否则用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化，产生氯气；
（3）A．抽滤时，瓶中压强较小，可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，故A正确；
B．为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计，因此不能与它们接触，所以在搅拌时，搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触，故B正确；
C．沸水浴加热便于控制温度和使容器受热均匀，图1回流搅拌装置应采用水浴加热的方法，故C错误；
D．冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反，则冷凝管中水的流向是下进上出，故D正确；
故答案为：ABD；
（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入，应该先加NaOH溶液，甲苯与NaOH不反应，苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠，分液，苯甲酸钠溶液中加盐酸可以制得苯甲酸，
故答案为：NaOH溶液；浓盐酸酸化；
（5）设苯甲酸的物质的量浓度为x，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为0.025xmol，
C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O
1mol 1mol
0.025xmol 2.40×10-3mol
1mol：1mol=0.025xmol：2.40×10-3mol
x=
则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.096mol/L×0.1L×122g/mol=1.1712g，其质量分数=
故答案为：96%．
解析
解：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）A是甲苯，其结构简式为：
故答案为：
（2）如果滤液呈紫色，说明高锰酸钾过量，要先加亚硫酸氢钾，除去未反应的高锰酸钾，否则浓盐酸酸化时可能被高锰酸钾氧化成氯气，
故答案为：除去未反应的高锰酸钾氧化剂，否则用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化，产生氯气；
（3）A．抽滤时，瓶中压强较小，可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，故A正确；
B．为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计，因此不能与它们接触，所以在搅拌时，搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触，故B正确；
C．沸水浴加热便于控制温度和使容器受热均匀，图1回流搅拌装置应采用水浴加热的方法，故C错误；
D．冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反，则冷凝管中水的流向是下进上出，故D正确；
故答案为：ABD；
（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入，应该先加NaOH溶液，甲苯与NaOH不反应，苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠，分液，苯甲酸钠溶液中加盐酸可以制得苯甲酸，
故答案为：NaOH溶液；浓盐酸酸化；
（5）设苯甲酸的物质的量浓度为x，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为0.025xmol，
C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O
1mol 1mol
0.025xmol 2.40×10-3mol
1mol：1mol=0.025xmol：2.40×10-3mol
x=
则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.096mol/L×0.1L×122g/mol=1.1712g，其质量分数=
故答案为：96%．
高铁酸钾是一种高效多功能水处理剂．工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：
①在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe（NO3）3制得Na2FeO4；3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
②Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4：Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH
主要的生产流程如下：
（1）写出反应①的离子方程式______
（2）流程图中“转化”（反应③）是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp（K2FeO4）______Ksp（Na2FeO4）（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响．
图1为不同的温度下，Fe（NO3）3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；
图2为一定温度下，Fe（NO3）3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响．
①工业生产中最佳温度为______℃，此时Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为______．
②若Fe（NO3）3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：______
（4）K2FeO4 在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O 
A．H2O B．CH3COONa、异丙醇C．NH4Cl、异丙醇 D．Fe（NO3）3、异丙醇．
正确答案
解：（1）反应①为氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，反应离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O．
故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O．
（2）由流程图可知，“转化”（反应③）是Na2FeO4→K2FeO4，该转化是在某低温下进行的，说明此温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4，所以Ksp（K2FeO4）＜Ksp（Na2FeO4）．
故答案为：＜．
（3）①由图1可知，Fe（NO3）3浓度一定，温度在26℃时，K2FeO4的生成率最高，故工业生产中最佳温度为26℃．
由图1可知，Fe（NO3）3浓度在330g/L时，K2FeO4的生成率最高，由图2可知，NaClO在2575g/L时，K2FeO4的生成率最高，所以Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L：275g/L=6：5．
故答案为：26；6：5．
②由信息可知，碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，根据元素守恒还应生成H2O，反应中FeO42-→FeO43-，铁元素化合价由+6价降低为+5价，总共降低1价，Fe3+→FeO43-，铁元素化合价由+3价升高为+5价，总共升高2价，化合价升降最小公倍数为2，所以FeO42-系数为2，Fe3+系数为1，根据铁元素守恒确定FeO43-系数为3，根据电荷守恒确定OH-系数8，根据氢元素守恒确定H2O系数为4，反应离子方程式为2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O．
故答案为：2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O．
（4）K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性，应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解，进行洗涤．
A．H2O，不能抑制水解，且容易损失，故A错误；
B．CH3COONa、异丙醇，能抑制水解，减少洗涤损失，故B正确；
C．NH4Cl、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故C错误；
D．Fe（NO3）3、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故D错误．
故选：B．
解析
解：（1）反应①为氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，反应离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O．
故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O．
（2）由流程图可知，“转化”（反应③）是Na2FeO4→K2FeO4，该转化是在某低温下进行的，说明此温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4，所以Ksp（K2FeO4）＜Ksp（Na2FeO4）．
故答案为：＜．
（3）①由图1可知，Fe（NO3）3浓度一定，温度在26℃时，K2FeO4的生成率最高，故工业生产中最佳温度为26℃．
由图1可知，Fe（NO3）3浓度在330g/L时，K2FeO4的生成率最高，由图2可知，NaClO在2575g/L时，K2FeO4的生成率最高，所以Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为330g/L：275g/L=6：5．
故答案为：26；6：5．
②由信息可知，碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，根据元素守恒还应生成H2O，反应中FeO42-→FeO43-，铁元素化合价由+6价降低为+5价，总共降低1价，Fe3+→FeO43-，铁元素化合价由+3价升高为+5价，总共升高2价，化合价升降最小公倍数为2，所以FeO42-系数为2，Fe3+系数为1，根据铁元素守恒确定FeO43-系数为3，根据电荷守恒确定OH-系数8，根据氢元素守恒确定H2O系数为4，反应离子方程式为2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O．
故答案为：2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O．
（4）K2FeO4 在水溶液中易水解呈碱性，应选择碱性非水溶液抑制K2FeO4水解，进行洗涤．
A．H2O，不能抑制水解，且容易损失，故A错误；
B．CH3COONa、异丙醇，能抑制水解，减少洗涤损失，故B正确；
C．NH4Cl、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故C错误；
D．Fe（NO3）3、异丙醇，不能抑制水解，促进水解，故D错误．
故选：B．
硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）俗名“大苏打”，又称为“海波”，可用于照相业作定型剂，也可用于纸浆漂白作脱氧剂，它易溶于水，难溶于乙醇，加热、遇酸均易分解，工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备，某实验模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图1：
实验具体操作步骤为：
①开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，适当调节分液漏斗的滴速，使反应产生的SO2气体均匀的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中，同时开启电动搅拌器搅动，水浴加热，微沸
②直至析出的浑浊不再消失，并控制溶液的PH接近7时，停止通入SO2气体
③趁热过滤，将滤液加热浓缩，冷却析出Na2S2O3•5H2O
④在经过滤、洗涤、干燥．得到所需产品
（1）写出仪器A的名称______，步骤④中洗涤时，为了减少产物的损失的试剂可以是______
（2）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中不能让溶液PH＜7，请用离子方程式解释原因______
（3）最后得到的产品可能含有反应Na2SO4杂质，请设计实验检测产品中是否存在Na2SO4（已知BaS2O3不溶于水），简要说明实验操作．现象和结论______
（4）测定产品纯度
①准确称取1.00g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂用
0.1000mol•L-1碘的标准溶液滴定，反应原理为2S2O32-+I2 ═S4O32-+2I-，滴定起始和终点的滴定管液面位置如图2则消耗碘的标准溶液体积为______ mL，产品的纯度为______%
②若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数的测量结果______（填“偏高”“偏低”或“不变”）．
（5）Na2S2O3常用于脱氧剂，在溶液易被Cl2氧化SO42-，该反应的离子方程式为．______．
正确答案
解：（1）由仪器结构特征，可知A为蒸馏烧瓶；由题目信息可知，硫代硫酸钠易溶于水、难溶于乙醇，应用乙醇洗涤，减少因溶解导致损失，故答案为：蒸馏烧瓶；乙醇；
（2）Na2S2O3在酸性条件下会生成S和二氧化硫，产率会下降，其反应的离子方程式为：S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑，故答案为：S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑；
（3）检测产品中是否存在Na2SO4的实验方案为：取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液（或过滤，取滤液）、滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质，故答案为：取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液（或过滤，取滤液）、滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质；
（4）根据图示的滴定管中液面可知，滴定管中初始读数为2.50mL，滴定终点液面读数为18.50mL，所以消耗碘的标准溶液体积为18.50mL-2.50mL=16.00mL；
根据反应2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可知，n（S2O32-）=2n（I2），所以1.00 g产品中含有Na2S2O3•5H2O质量为：0.1000 mol•L-1×16.00×10-3L×2×248g/mol=0.7936g，故则产品的纯度为
（5）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO42-，配平后的离子方程式为：S2O32‾+4Cl2+5H2O=2SO42‾+8Cl‾+10H+，故答案为：S2O32‾+4Cl2+5H2O=2SO42‾+8Cl‾+10H+．
解析
解：（1）由仪器结构特征，可知A为蒸馏烧瓶；由题目信息可知，硫代硫酸钠易溶于水、难溶于乙醇，应用乙醇洗涤，减少因溶解导致损失，故答案为：蒸馏烧瓶；乙醇；
（2）Na2S2O3在酸性条件下会生成S和二氧化硫，产率会下降，其反应的离子方程式为：S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑，故答案为：S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑；
（3）检测产品中是否存在Na2SO4的实验方案为：取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液（或过滤，取滤液）、滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质，故答案为：取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液（或过滤，取滤液）、滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质；
（4）根据图示的滴定管中液面可知，滴定管中初始读数为2.50mL，滴定终点液面读数为18.50mL，所以消耗碘的标准溶液体积为18.50mL-2.50mL=16.00mL；
根据反应2S2O32-+I2═S4O62-+2I-可知，n（S2O32-）=2n（I2），所以1.00 g产品中含有Na2S2O3•5H2O质量为：0.1000 mol•L-1×16.00×10-3L×2×248g/mol=0.7936g，故则产品的纯度为
（5）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO42-，配平后的离子方程式为：S2O32‾+4Cl2+5H2O=2SO42‾+8Cl‾+10H+，故答案为：S2O32‾+4Cl2+5H2O=2SO42‾+8Cl‾+10H+．
第一步：金属Sn的制备--以锡石SnO2为原料，用足量的焦炭作还原剂，在高温下可制得粗锡，该反应的化学方程式为：______，粗锡经电解精炼可得纯锡，精炼时的阴极反应式为______．
第二步：SnCl4的制备--用干燥、纯净的Cl2与熔融的Sn反应制SnCl4，同时放出大量的热．已知SnCl4常温下是无色液体，沸点114℃，遇潮湿空气便发生水解反应，Sn的熔点：231℃，右图是制取SnCl4的实验装置．
试回答以下问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为______；
（2）当反应生成SnCl4时，应熄灭______处的酒精灯，理由是______；
（3）装置B的主要缺点是______，装置D的主要缺点是______；
（4）即使装置B和装置D进行改进后，老师说该实验装置设计仍不完整，请你协助该研究小组设计出所缺装置（须标出试剂的名称）并在下边方框中画出．
正确答案
解：利用质量守恒定律和写出化学方程式，应为SnO2+2C
（1）A为实验室制备氯气的反应，化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）
（2）该反应放热，停止加热B装置，可依靠反应放出的热量维持Sn的熔化；故答案为：B；依靠反应放出的热量维持Sn的熔化；
（3）反应需控制在一定温度范围之内，需要温度计；根据题意知SnCl4遇潮湿空气便发生水解反应，生成物应干燥，在装置D后应连接一个装有碱石灰的干燥管可达到目的，故答案为：缺少温度计；装置D后应连接一个装有碱石灰的干燥管；
（4）A制得的氯气没有除杂和干燥，会导致SnCl4水解，不利于SnCl4制备，则在A、B之间加除杂和干燥装置，故答案为：
解析
解：利用质量守恒定律和写出化学方程式，应为SnO2+2C
（1）A为实验室制备氯气的反应，化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）
（2）该反应放热，停止加热B装置，可依靠反应放出的热量维持Sn的熔化；故答案为：B；依靠反应放出的热量维持Sn的熔化；
（3）反应需控制在一定温度范围之内，需要温度计；根据题意知SnCl4遇潮湿空气便发生水解反应，生成物应干燥，在装置D后应连接一个装有碱石灰的干燥管可达到目的，故答案为：缺少温度计；装置D后应连接一个装有碱石灰的干燥管；
（4）A制得的氯气没有除杂和干燥，会导致SnCl4水解，不利于SnCl4制备，则在A、B之间加除杂和干燥装置，故答案为：
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