- 氢氧化铝的制备
- 共1080题
最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功．已知磷灰石的主要成分是Ca3（PO4）2，具体生产磷铵流程如下：
回答下列问题：
（1）操作a的名称是______，实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有______；在实验室中操作b的名称是______．
（2）装置a中生成两种酸式盐，它们的化学式分别是______．
（3）依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是______（结晶水部分不写）．
（4）热交换器是实现冷热交换的装置．化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的，气、液热交换时通常使用的仪器是______．
（5）制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾．能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是______．（选填字母）
A．NaOH溶液、酚酞试液
B．KMnO4溶液、稀H2SO4
C．碘水、淀粉溶液
D．氨水、酚酞试液．
正确答案
解：（1）分离固体和液体的方法是过滤；过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台（含铁圈）、滤纸等，此操作的非玻璃仪器或用品有铁架台（含铁圈）、滤纸；
从溶液中析出晶体的方法是：将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体．
故答案为：过滤，铁架台（含铁圈）、滤纸；蒸发浓缩、冷却结晶．
（2）装置a中磷酸与氨气发生反应，磷酸是三元酸，可以生成（NH4）3PO4、（NH4）2HPO4、NH4H2PO4三种盐，其中（NH4）2HPO4、NH4H2PO4两种酸式盐．
故答案为：（NH4）2HPO4、NH4H2PO4．
（3）由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸，磷灰石的主要成分是Ca3（PO4）2，在萃取槽中与硫酸发生反应，有磷酸生成，结合流程中硫酸制备，故固体A应为CaSO4．
故答案为：CaSO4．
（4）能实现气、液热交换的装置是冷凝管，下口进水上口处谁，气体和水流方向相反，充分进行热交换．
故答案为：冷凝管．
（5）A、NaOH溶液与SO2、微量的SO3和酸雾反应，测量的SO2含量偏高，故A错误；
B、硫酸尾气中只有SO2能被酸性KMnO4溶液氧化，溶液颜色由紫红色变为无色，根据KMnO4溶液的体积结合方程式计算SO2的含量，故B正确；
C、硫酸尾气中只有SO2能被碘水氧化SO2，溶液颜色由蓝色变为无色，根据碘水溶液的体积结合方程式计算SO2的含量，故C正确；
D、氨水NaOH溶液与SO2、微量的SO3和酸雾反应，测量的SO2含量偏高，故D错误．
故选BC．
解析
解：（1）分离固体和液体的方法是过滤；过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台（含铁圈）、滤纸等，此操作的非玻璃仪器或用品有铁架台（含铁圈）、滤纸；
从溶液中析出晶体的方法是：将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体．
故答案为：过滤，铁架台（含铁圈）、滤纸；蒸发浓缩、冷却结晶．
（2）装置a中磷酸与氨气发生反应，磷酸是三元酸，可以生成（NH4）3PO4、（NH4）2HPO4、NH4H2PO4三种盐，其中（NH4）2HPO4、NH4H2PO4两种酸式盐．
故答案为：（NH4）2HPO4、NH4H2PO4．
（3）由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸，磷灰石的主要成分是Ca3（PO4）2，在萃取槽中与硫酸发生反应，有磷酸生成，结合流程中硫酸制备，故固体A应为CaSO4．
故答案为：CaSO4．
（4）能实现气、液热交换的装置是冷凝管，下口进水上口处谁，气体和水流方向相反，充分进行热交换．
故答案为：冷凝管．
（5）A、NaOH溶液与SO2、微量的SO3和酸雾反应，测量的SO2含量偏高，故A错误；
B、硫酸尾气中只有SO2能被酸性KMnO4溶液氧化，溶液颜色由紫红色变为无色，根据KMnO4溶液的体积结合方程式计算SO2的含量，故B正确；
C、硫酸尾气中只有SO2能被碘水氧化SO2，溶液颜色由蓝色变为无色，根据碘水溶液的体积结合方程式计算SO2的含量，故C正确；
D、氨水NaOH溶液与SO2、微量的SO3和酸雾反应，测量的SO2含量偏高，故D错误．
故选BC．
工业催化剂K3[Fe（C2O4）3]•3H2O是翠绿色晶体，在421～553℃时，分解为Fe2O3、K2CO3、CO、CO2、H2O．实验室由草酸亚铁晶体（FeC2O4•2H2O）、草酸钾（K2C2O4）、草酸（H2C2O4）和双氧水（H2O2）混合制备：
2FeC2O4•2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4=2K3[Fe（C2O4）3]•3H2O
（1）[Fe（C2O4）3]3-的名称是______．
（2）制备过程要防止草酸被H2O2氧化，写出草酸被H2O2氧化的化学方程式______．
（3）配合物的稳定性可以用稳定常数K来衡量，如Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+，其稳定常数表达式为：k=
（4）铁元素可形成多种配合物，其中一种配合物钾盐A是有争议的食品添加剂．经组成分析A仅含K、Fe、C、N四种元素．取36.8g A加热至400℃，分解成KCN、Fe3C、C、N2，生成的氮气折合成标准状况下的体积为2.24L，Fe3C质量是C质量的3倍，Fe3C物质的量是氮气物质的量的
正确答案
三草酸合铁（Ⅲ）离子（或三草酸合铁离子，或三草酸合铁酸根）
H2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O
否
取适量晶体加热，取固体残留物溶解在H2SO4中，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色则有铁元素，反之则无
K4Fe（CN）6
解析
解：（1）[Fe（C2O4）3]3-为络离子，命名配离子时，配位体的名称放在前，名称为：三草酸合铁（Ⅲ）离子（或三草酸合铁离子，或三草酸合铁酸根），
故答案为：三草酸合铁（Ⅲ）离子（或三草酸合铁离子，或三草酸合铁酸根）；
（2）草酸被H2O2氧化生成水和二氧化碳，该反应为H2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O，
故答案为：H2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O；
（3）K3[Fe（C2O4）3]•3H2O中的铁为亚铁离子，则不能用KSCN溶液检验K3[Fe（C2O4）3]•3H2O中的铁元素，检验铁元素的方案为取适量晶体加热，取固体残留物溶解在H2SO4中，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液．若溶液呈血红色则有铁元素，反之则无，
故答案为：否；取适量晶体加热，取固体残留物溶解在H2SO4中，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色则有铁元素，反之则无；
（4）由题意可知，A→KCN+Fe3C+C+N2，n（N2）=0.1mol，Fe3C物质的量是氮气物质的量的
故答案为：K4Fe（CN）6．
亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的消毒剂．已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O，②ClO2的沸点为283K，纯ClO2易分解爆炸，③HClO2在25℃时的电离程度与硫酸的第二步电离程度相当，可视为强酸．如图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：
（1）C1O2发生器中所发生反应的离子方程式为______，发生器中鼓入空气的作用可能是______（选填序号）．
A．将SO2氧化成SO3增强酸性 B．稀释C1O2以防止爆炸 C．将NaClO3氧化成C1O2
（2）在该实验中用质量浓度来表示NaOH溶液的组成，若实验时需要450mLl60g/L的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量是______g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒外，还必须有______．
（3）在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量所需要的试剂是______．
（4）在吸收塔中，可代替H2O2的试剂是______ （填序号）．
A．Na2O2B．Na2S C．FeCl2D．KMnO4
（5）从滤液中得到NaClO2•3H2O晶体的实验操作依次是______（填操作名称）．
正确答案
解：（1）由流程图可知C1O2发生器中目的是产生C1O2，二氧化硫具有还原性，将ClO3-还原为C1O2，自身被氧化为SO42-，反应离子方程式为2SO2+ClO3-=C1O2+2SO42-；
由信息②可知，纯ClO2易分解爆炸，发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO2，以防止爆炸，故选B；
故答案为：2SO2+ClO3-=C1O2+2SO42-；B；
（2）应选择500mL容量瓶，浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少，配制500mLl60g/L的NaOH溶液需要氢氧化钠的质量为0.5L×l60g/L=80.0g；
配制氢氧化钠溶液需要仪器有：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，故还需要的仪器为：500ml容量瓶、胶头滴管、药匙；
故答案为：80.0；500ml容量瓶、胶头滴管、药匙；
（3）NaOH过量则溶液呈碱性，取少许溶液加入酚酞，溶液若呈红色，说明NaOH过量；
故答案为：酚酞；
（4）还原性要适中．还原性太强，会将ClO2还原为更低价态产物，影响NaClO2生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产．Na2O2溶于水相当于H2O2．Na2S、FeCl2还原性较强，生成物与NaClO2分离比较困难；
故选A；
（5）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体．得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体．
故答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤．
解析
解：（1）由流程图可知C1O2发生器中目的是产生C1O2，二氧化硫具有还原性，将ClO3-还原为C1O2，自身被氧化为SO42-，反应离子方程式为2SO2+ClO3-=C1O2+2SO42-；
由信息②可知，纯ClO2易分解爆炸，发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO2，以防止爆炸，故选B；
故答案为：2SO2+ClO3-=C1O2+2SO42-；B；
（2）应选择500mL容量瓶，浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少，配制500mLl60g/L的NaOH溶液需要氢氧化钠的质量为0.5L×l60g/L=80.0g；
配制氢氧化钠溶液需要仪器有：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，故还需要的仪器为：500ml容量瓶、胶头滴管、药匙；
故答案为：80.0；500ml容量瓶、胶头滴管、药匙；
（3）NaOH过量则溶液呈碱性，取少许溶液加入酚酞，溶液若呈红色，说明NaOH过量；
故答案为：酚酞；
（4）还原性要适中．还原性太强，会将ClO2还原为更低价态产物，影响NaClO2生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产．Na2O2溶于水相当于H2O2．Na2S、FeCl2还原性较强，生成物与NaClO2分离比较困难；
故选A；
（5）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体．得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体．
故答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤．
已知草酸是酸性强于醋酸的二元弱酸，对应的钙盐（CaC2O4）不溶于醋酸，能溶于强酸，它还是一种还原性较强的物质．如图是利用饱和草酸溶液与KClO3粉末在60℃时反应制得ClO2，ClO2是一种黄绿色有刺激性气味的气体，熔点-59℃，沸点11-0℃．
（1）该反应的反应原理如下，试配平该化学方程式：______KClO3+______ H2C2O4═______KHCO3+______ClO2↑
（2）B装置的作用是______．
（3）C装置是尾气处理装置，反应一段时间后，C中含有NaOH、NaClO2、NaClO3等溶质，有同学说，C中还可能含有Na2CO3，试分析可能的原因：______．
（4）某同学查资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”，他将菠菜研磨成汁、热水浸泡、过滤得到溶液，调节溶液呈碱性，加入足量的CaCl2溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤，沉淀备用，对生成的沉淀进行探究．
①提出合理假设
假设1：只存在CaCO3；
假设2：既存在CaCO3，也存在CaC2O4；
假设3：______．
②基于假设2，设计实验方案，进行实验．请在答题卷上写出实验步骤以及预期现象和结论．限选实验试剂：1mol•L-1 H2SO4溶液、0.1mol•L-l盐酸、0.01mol•L-1 KMnO4溶液、澄清石灰水．
正确答案
解：（1）由质量守恒和得失电子守恒可配平，方程式为2KClO3+H2C2O4=2KHCO3+2ClO2↑，故答案为：2；1；2；2；
（2）ClO2沸点较低，易液化，B可起到冷凝收集的作用，故答案为：将ClO2冷凝收集；
（3）反应后生成KHCO3，过量的草酸与KHCO3反应：HOOC-COOH+KHCO3=CO2↑+H2O+HOOC-COOK，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，
也可能为因KClO3具有较强氧化性，将草酸氧化成CO2，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，
故答案为：原因I：过量的草酸与KHCO3反应：HOOC-COOH+KHCO3=CO2↑+H2O+HOOC-COOK，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；原因II：因KClO3具有较强氧化性，将草酸氧化成CO2，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3；
（4）①沉淀可能为CaCO3或CaC2O4或二者都有，故答案为：只存在CaC2O4；
②进行实验先检验碳酸钙的存在，再利用加入的酸溶解生成的草酸和高锰酸钾溶液反应使溶液褪色来设计实验进行验证，取少量沉淀于试管中，加入足量1 mol•L-1 HCl，将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明菠菜中含有碳酸盐，向步骤1得到的溶液中滴加几滴0.01 mol•L-1 KMnO4溶液紫红色褪去，说明菠菜中含有草酸盐，
故答案为：
解析
解：（1）由质量守恒和得失电子守恒可配平，方程式为2KClO3+H2C2O4=2KHCO3+2ClO2↑，故答案为：2；1；2；2；
（2）ClO2沸点较低，易液化，B可起到冷凝收集的作用，故答案为：将ClO2冷凝收集；
（3）反应后生成KHCO3，过量的草酸与KHCO3反应：HOOC-COOH+KHCO3=CO2↑+H2O+HOOC-COOK，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，
也可能为因KClO3具有较强氧化性，将草酸氧化成CO2，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，
故答案为：原因I：过量的草酸与KHCO3反应：HOOC-COOH+KHCO3=CO2↑+H2O+HOOC-COOK，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；原因II：因KClO3具有较强氧化性，将草酸氧化成CO2，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3；
（4）①沉淀可能为CaCO3或CaC2O4或二者都有，故答案为：只存在CaC2O4；
②进行实验先检验碳酸钙的存在，再利用加入的酸溶解生成的草酸和高锰酸钾溶液反应使溶液褪色来设计实验进行验证，取少量沉淀于试管中，加入足量1 mol•L-1 HCl，将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明菠菜中含有碳酸盐，向步骤1得到的溶液中滴加几滴0.01 mol•L-1 KMnO4溶液紫红色褪去，说明菠菜中含有草酸盐，
故答案为：
（1）制备MgAl2O4过程中，高温焙烧时发生反应的化学方程式______．
（2）如图所示，过滤操作中的一处错误是______．判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是______．高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是______．
（3）在25℃下，向浓度均为0.01mol•L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水，先生成______沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式______（已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，Ksp[Al（OH）3]=3×10-34）
（4）无水AlCl3（183℃升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备．
装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是______；F中试剂的作用是______；用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为______．
（5）将Mg、Cu组成的3.92g混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后，固体完全溶解时收集到还原产物NO气体1.792L（标准状况），向反应后的溶液中加入4mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀．则形成沉淀的质量为______g．
正确答案
解：MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应会得到氢氧化镁以及氢氧化铝的混合物沉淀，将沉淀洗涤干燥进行焙烧可以得到MgAl2O4，
（1）经分析沉淀为Al（OH）3和Mg（OH）2，高温焙烧备MgAl2O4时发生反应的化学方程式2Al（OH）3+Mg（OH）2
故答案为：2Al（OH）3+Mg（OH）2
（2）过滤时应该将漏斗的尖嘴部分紧贴烧杯的内壁，防止液体溅出，沉淀中应该附着氯离子和铵根离子，若判断是否洗净，可以取少量最后一次洗涤液，加入AgNO3溶液（或硝酸酸化的AgNO3溶液）溶液进行判断，若生成白色沉淀，则说明没有洗涤干净；若没有沉淀生成，则说明已经洗涤干净，高温焙烧固体应在坩埚中进行，
故答案为：漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁；AgNO3溶液（或硝酸酸化的AgNO3溶液）；坩埚；
（3）难溶电解质的溶度积越小，加入氨水时越易生成沉淀，已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，Ksp[Al（OH）3]=3×10-34，氢氧化铝先沉淀，生成沉淀的离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+，
故答案为：Al（OH）3；Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；
（4）B中的饱和食盐水是为了除去混有的HCl气体；因为氯化铝易发生水解，故应该防止空气中的水蒸气进入E装置，而G是吸收反应剩余的氯气，所以可以加入碱石灰来代替F和G的作用，
故答案为：除去HCl；吸收水蒸气；碱石灰；
（5）NO气体1.792L（标准状况）即为0.08mol，生成NO时的电子转移的物质的量为0.08mol×3=0.24mol，向反应后的溶液中加入4mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀，金属结合的氢氧根离子的物质的量为0.24mol，则形成沉淀的质量为3.92g+0.24mol×17mol/L=8g，
故答案为：8．
解析
解：MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应会得到氢氧化镁以及氢氧化铝的混合物沉淀，将沉淀洗涤干燥进行焙烧可以得到MgAl2O4，
（1）经分析沉淀为Al（OH）3和Mg（OH）2，高温焙烧备MgAl2O4时发生反应的化学方程式2Al（OH）3+Mg（OH）2
故答案为：2Al（OH）3+Mg（OH）2
（2）过滤时应该将漏斗的尖嘴部分紧贴烧杯的内壁，防止液体溅出，沉淀中应该附着氯离子和铵根离子，若判断是否洗净，可以取少量最后一次洗涤液，加入AgNO3溶液（或硝酸酸化的AgNO3溶液）溶液进行判断，若生成白色沉淀，则说明没有洗涤干净；若没有沉淀生成，则说明已经洗涤干净，高温焙烧固体应在坩埚中进行，
故答案为：漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁；AgNO3溶液（或硝酸酸化的AgNO3溶液）；坩埚；
（3）难溶电解质的溶度积越小，加入氨水时越易生成沉淀，已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，Ksp[Al（OH）3]=3×10-34，氢氧化铝先沉淀，生成沉淀的离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+，
故答案为：Al（OH）3；Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；
（4）B中的饱和食盐水是为了除去混有的HCl气体；因为氯化铝易发生水解，故应该防止空气中的水蒸气进入E装置，而G是吸收反应剩余的氯气，所以可以加入碱石灰来代替F和G的作用，
故答案为：除去HCl；吸收水蒸气；碱石灰；
（5）NO气体1.792L（标准状况）即为0.08mol，生成NO时的电子转移的物质的量为0.08mol×3=0.24mol，向反应后的溶液中加入4mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀，金属结合的氢氧根离子的物质的量为0.24mol，则形成沉淀的质量为3.92g+0.24mol×17mol/L=8g，
故答案为：8．
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