- 氢氧化铝的制备
- 共1080题
工业上用软锰矿（主要成分是二氧化锰）制取高锰酸钾和软磁铁氧体材料MnxO4，其流程如下（部分条件和产物省略）：
请回答下列问题：
（1）K2MnO4中锰元素的化合价是______．
（2）写出粉碎矿石和氢氧化钾熔融物中通入空气时，发生主要反应的化学方程式______．
（3）分析下表数据．工业上采用Ⅲ得到较纯净的高锰酸钾，Ⅲ中包含的操作名称是______．
（4）上述工业流程中试剂X的最佳物质是（填化学式）______；设计步骤Ⅳ的目的是______．
（5）通过煅烧MnSO4•H2O可制得软磁铁氧体材料MnxO4．下图是煅烧MnSO4•H2O时温度与剩余固体质量变化的曲线．该曲线中A段所表示物质的化学式是______；MnxO4中x=______．
正确答案
解：（1）设化合物K2MnO4中Mn元素化合价为n价，依化合物中各元素化合价代数和为零的原则，有（+1）×2+n+（-2）×4=0，解之得n=+6，
故答案为：+6；
（2）由工艺流程转化关系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4，根据元素守恒还应生成水．反应中锰元素由+4价升高为+6价，总升高2价，氧元素由0价降低为-2价，总共降低4价，化合价升降最小公倍数为4，所以MnO2系数2，O2系数为1，根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2，根据钾元素守恒确定KOH系数为4，根据氢元素守恒确定H2O系数为2，所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O2
故答案为：2MnO2+4KOH+O2
（3）分离易溶于水的两种溶质根据其溶解度差异性采用蒸发结晶方法，KMnO4和K2CO3都易溶于水但二者溶解度不同且相差较大，高锰酸钾溶解度受温度影响较小，所以操作Ⅲ根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解度上的差异，采用蒸发浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4粗晶体，洗涤干燥得到较纯净的高锰酸钾，
故答案为：蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥；
（4）试剂X是将碳酸钾反应生成氢氧化钾，所以从经济性考虑试剂X宜选择石灰乳（或生石灰），上述流程中，步骤IV和V都是物质循环利用，其目的是循环利用二氧化锰、氢氧化钾，提高原料利用率，
故答案为：Ca（OH）2（或CaO）；循环利用二氧化锰、氢氧化钾，提高原料利用率；
（5）探究物质的变化规律时，运用了物质的质量守恒和元素的质量守恒法．MnSO4•H2O在高温下易分解，101.4克的MnSO4•H2O物质的量为：
此时发生的反应为：3MnSO4•H2O
故答案为：MnSO4；3．
解析
解：（1）设化合物K2MnO4中Mn元素化合价为n价，依化合物中各元素化合价代数和为零的原则，有（+1）×2+n+（-2）×4=0，解之得n=+6，
故答案为：+6；
（2）由工艺流程转化关系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4，根据元素守恒还应生成水．反应中锰元素由+4价升高为+6价，总升高2价，氧元素由0价降低为-2价，总共降低4价，化合价升降最小公倍数为4，所以MnO2系数2，O2系数为1，根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2，根据钾元素守恒确定KOH系数为4，根据氢元素守恒确定H2O系数为2，所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O2
故答案为：2MnO2+4KOH+O2
（3）分离易溶于水的两种溶质根据其溶解度差异性采用蒸发结晶方法，KMnO4和K2CO3都易溶于水但二者溶解度不同且相差较大，高锰酸钾溶解度受温度影响较小，所以操作Ⅲ根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解度上的差异，采用蒸发浓缩结晶、趁热过滤得到KMnO4粗晶体，洗涤干燥得到较纯净的高锰酸钾，
故答案为：蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥；
（4）试剂X是将碳酸钾反应生成氢氧化钾，所以从经济性考虑试剂X宜选择石灰乳（或生石灰），上述流程中，步骤IV和V都是物质循环利用，其目的是循环利用二氧化锰、氢氧化钾，提高原料利用率，
故答案为：Ca（OH）2（或CaO）；循环利用二氧化锰、氢氧化钾，提高原料利用率；
（5）探究物质的变化规律时，运用了物质的质量守恒和元素的质量守恒法．MnSO4•H2O在高温下易分解，101.4克的MnSO4•H2O物质的量为：
此时发生的反应为：3MnSO4•H2O
故答案为：MnSO4；3．
碱式次氯酸镁[BMH化学式为Mg2ClO（OH）3•H2O]难溶于水，相对稳定，是一种有开发价值的无机抗菌剂．某研发小组通过下列流程制备碱式次氯酸镁：
（1）在上述流程中，“过滤”操作用到的硅酸盐材质的仪器有______
（2）NaClO的电子式为______，NaClO溶液可用Cl2与NaOH溶液反应获得，写出该反应的离子方程式______
（3）有效氯的含量是衡量次氯酸盐氧化能力的重要指标．次氯酸盐的有效氯含量可用次氯酸盐与盐酸反应所生成的氯气的含量来表示，则生成氯气的离子方程式为______
（4）就抗菌和杀菌效果而言，氯制剂具有广谱、高效的特点，像BMH这样难溶又稳定的氯制剂几乎别无他物．在酸性溶液中BMH具有杀菌、漂白作用的原因是______（用离子方程式表示）
（5）在混合溶液中加入NaOH溶液并调节pH在10左右，即生成BMH，其化学方程式为______．
正确答案
解：氯化镁溶液与次氯酸钠溶液混合后，加入氢氧化钠溶液调节溶液pH，发生反应：2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2O=Mg2ClO（OH）3•H2O↓+4NaCl，然后通过通过过滤、洗涤、干燥获得碱式次氯酸镁，
（1）过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）NaClO是离子化合物，由Na+离子和ClO-离子构成，NaClO的电子式为
故答案为：
（3）次氯酸盐与盐酸反应所生成的氯气，反应的离子方程式为：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O，
故答案为：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O；
（4）Mg2ClO（OH）3•H2O在酸性条件下发生反应：Mg2ClO（OH）3•H2O+4H+=2Mg2++HClO+4H2O，反应生成的次氯酸具有强氧化性，所以在酸性溶液中BMH具有杀菌、漂白作用，
故答案为：Mg2ClO（OH）3•H2O+4H+=2Mg2++HClO+4H2O；
（5）在混合溶液中加入NaOH溶液并调节pH在10左右，即生成BMH，反应的化学方程式为：2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2O=Mg2ClO（OH）3•H2O↓+4NaCl，
故答案为：2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2O=Mg2ClO（OH）3•H2O↓+4NaCl．
解析
解：氯化镁溶液与次氯酸钠溶液混合后，加入氢氧化钠溶液调节溶液pH，发生反应：2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2O=Mg2ClO（OH）3•H2O↓+4NaCl，然后通过通过过滤、洗涤、干燥获得碱式次氯酸镁，
（1）过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）NaClO是离子化合物，由Na+离子和ClO-离子构成，NaClO的电子式为
故答案为：
（3）次氯酸盐与盐酸反应所生成的氯气，反应的离子方程式为：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O，
故答案为：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O；
（4）Mg2ClO（OH）3•H2O在酸性条件下发生反应：Mg2ClO（OH）3•H2O+4H+=2Mg2++HClO+4H2O，反应生成的次氯酸具有强氧化性，所以在酸性溶液中BMH具有杀菌、漂白作用，
故答案为：Mg2ClO（OH）3•H2O+4H+=2Mg2++HClO+4H2O；
（5）在混合溶液中加入NaOH溶液并调节pH在10左右，即生成BMH，反应的化学方程式为：2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2O=Mg2ClO（OH）3•H2O↓+4NaCl，
故答案为：2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2O=Mg2ClO（OH）3•H2O↓+4NaCl．
（2015•安徽校级二模）六水氯化锶（SrCl2•6H2O）是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石（主成分为SrSO4）为原料制备，生产流程如下：
（1）第①步反应前天青石先研磨粉碎，其目的是______．
第③步加入适量稀硫酸的目的是______．
（2）第①步反应若0.5molSrSO4中只有S被还原，转移了4mol电子．写出该反应的化学
方程式：______．
（3）第④步操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、______、______．
（4）称取1.000g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO31.100×10-2mol的AgNO3溶
液（产品中不含其它与Ag+反应的离子），待Cl-完全沉淀后，用含Fe3+的溶液作指示剂，用0.2000 mol•L-1的KSCN标准溶液滴定剩余的AgNO3，使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出．
①上述滴定终点的现象是：______．
②若滴定过程用去上述浓度的KSCN溶液20.00mL，则产品中SrCl2•6H2O的质量百分含量为______（保留4位有效数字）．
正确答案
解：（1）天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是为了增加反应物的接触面积，提高化学反应速率，从而提高原料的转化率，在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba2+杂质，故答案为：增加反应物的接触面积，提高反应速率，提高原料的转化率；除去溶液中Ba2+杂质；
（2）在焙烧的过程中若只有0.5 mol SrSO4中只有S被还原，转移了4 mol电子，则1mol的S转移8mol的电子，由于在反应前元素的化合价为+6价，所以反应后元素的化合价为-2价，因此碳与天青石在高温下发生反应的化学方程式为：SrSO4+4C
（3）然后向得到的含有SrS固体中加入HCl发生反应：SrS+2HCl=SrCl2+H2S↑，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后从溶液中将晶体过滤出来，洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl2•6H2O，
故答案为：洗涤、干燥；
（4）①若NH4SCN不再剩余的Ag+结合形成AgSCN白色沉淀，溶液中就会含有SCN-，就会与Fe3+产生络合物是溶液变为红色，因此滴定达到终点时溶液由无色变为血红色，且30 s不褪色，
故答案为：滴入最后一滴溶液时，溶液由无色变为血红色，且30 s不褪色；
②n（NH4SCN）=0.2000mol/L×0.02L=4.0×10-3mol，Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出，所以溶液中剩余的Ag+的物质的量为：n（Ag+）=4.0×10-3mol，则与Cl-反应的Ag+的物质的量为：n（Ag+）=1.100×10-2 mol-4.0×10-3mol=7.0×10-3mol，
1.000g产品中SrCl2•6H2O的物质的量为：n（SrCl2•6H2O）=
1.000g产品中SrCl2•6H2O的质量为：m（SrCl2•6H2O）=3.5×10-3mol×267 g/mol=0.9345g，
所以产品纯度为：
故答案为：93.45%．
解析
解：（1）天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是为了增加反应物的接触面积，提高化学反应速率，从而提高原料的转化率，在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba2+杂质，故答案为：增加反应物的接触面积，提高反应速率，提高原料的转化率；除去溶液中Ba2+杂质；
（2）在焙烧的过程中若只有0.5 mol SrSO4中只有S被还原，转移了4 mol电子，则1mol的S转移8mol的电子，由于在反应前元素的化合价为+6价，所以反应后元素的化合价为-2价，因此碳与天青石在高温下发生反应的化学方程式为：SrSO4+4C
（3）然后向得到的含有SrS固体中加入HCl发生反应：SrS+2HCl=SrCl2+H2S↑，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后从溶液中将晶体过滤出来，洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl2•6H2O，
故答案为：洗涤、干燥；
（4）①若NH4SCN不再剩余的Ag+结合形成AgSCN白色沉淀，溶液中就会含有SCN-，就会与Fe3+产生络合物是溶液变为红色，因此滴定达到终点时溶液由无色变为血红色，且30 s不褪色，
故答案为：滴入最后一滴溶液时，溶液由无色变为血红色，且30 s不褪色；
②n（NH4SCN）=0.2000mol/L×0.02L=4.0×10-3mol，Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出，所以溶液中剩余的Ag+的物质的量为：n（Ag+）=4.0×10-3mol，则与Cl-反应的Ag+的物质的量为：n（Ag+）=1.100×10-2 mol-4.0×10-3mol=7.0×10-3mol，
1.000g产品中SrCl2•6H2O的物质的量为：n（SrCl2•6H2O）=
1.000g产品中SrCl2•6H2O的质量为：m（SrCl2•6H2O）=3.5×10-3mol×267 g/mol=0.9345g，
所以产品纯度为：
故答案为：93.45%．
化学实验是科学探究的基础．请回答有关实验问题：
（1）下面的四个实验装置有三个都存在明显缺陷，其中完全正确的是______：
（2）要检验上面B装置氨气已集满的操作是______则试管已集满．
（3）ClO2是一种安全、高效、广谱、强力杀菌剂，其性质如表：
①由表可以看出：保存液态ClO2的条件是密封、______；ClO2与碱反应的离子方程式为______；观察“图A”，要从NaClO2溶液制得不含结晶水的晶体，操作是蒸发结晶，控制条件是______；应控制析出晶体的温度范围是______．
②工业用潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得．某学生拟用图B所示装置模拟工业制法制取并收集液态ClO2，请模仿图B的装置图和图例，在答题卡的相应图中补充完善装置图，并作必要的标注．
正确答案
解：（1）A．加热挥发出的乙醇被酸性高锰酸钾氧化，所以乙醇也能时酸性高锰酸钾溶液褪色，从而导致干扰烯烃的检验，故A错误；
B．实验室用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气，氨气易溶于水，和氧气在常温下不反应，密度小于空气，所以氨气采用向下排空气法收集，故B正确；
C．蒸馏分离混合物时，温度计测量馏分温度而不是混合溶液温度，故C错误；
D．乙醇和浓硫酸在170℃条件下制取乙烯，温度计测量混合溶液温度，故D错误；
故选B；
（2）氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，氨气和氯化氢反应产生白烟，所以可以用浓盐酸或湿润的红色石蕊试纸检验氨气，其检验方法为：取用水湿润的pH试纸（或红色石蕊试纸，或粘有浓氨水的玻棒）靠近b管口，若试纸变红，故答案为：取用水湿润的pH试纸（或红色石蕊试纸，或粘有浓氨水的玻棒）靠近b管口，若试纸变红；
（3）①二氧化氯的熔点较低，易挥发，所以二氧化氯要密封且低温避光保存；
二氧化氯和碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐，同时还生成水，离子反应方程式为2ClO2+2OH-═ClO2-+ClO3-+H2O；
从溶解度曲线可以看出，常压在略高于38℃时蒸发留在母液中的NaClO2太多，只有减压时蒸发，在略高于38℃时水分挥发多一些、母液少一些；
根据图象知，当温度略高于38℃时析出氯酸钠晶体，所以蒸发结晶析出氯酸钠晶体时，温度控制在略高于（或大于）38℃，
故答案为：低温避光；2ClO2+2OH-═ClO2-+ClO3-+H2O；减压蒸发；略高于（或大于）38℃；
②潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得，所以要用温度计控制混合溶液温度，二氧化氯常温下是气体，其熔点较低，要使其变为液体，应该采用冰水混合物冷却，二氧化氯有毒不能直接排空，所以要有尾气处理装置，所以该装置图为
故答案为：
解析
解：（1）A．加热挥发出的乙醇被酸性高锰酸钾氧化，所以乙醇也能时酸性高锰酸钾溶液褪色，从而导致干扰烯烃的检验，故A错误；
B．实验室用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气，氨气易溶于水，和氧气在常温下不反应，密度小于空气，所以氨气采用向下排空气法收集，故B正确；
C．蒸馏分离混合物时，温度计测量馏分温度而不是混合溶液温度，故C错误；
D．乙醇和浓硫酸在170℃条件下制取乙烯，温度计测量混合溶液温度，故D错误；
故选B；
（2）氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，氨气和氯化氢反应产生白烟，所以可以用浓盐酸或湿润的红色石蕊试纸检验氨气，其检验方法为：取用水湿润的pH试纸（或红色石蕊试纸，或粘有浓氨水的玻棒）靠近b管口，若试纸变红，故答案为：取用水湿润的pH试纸（或红色石蕊试纸，或粘有浓氨水的玻棒）靠近b管口，若试纸变红；
（3）①二氧化氯的熔点较低，易挥发，所以二氧化氯要密封且低温避光保存；
二氧化氯和碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐，同时还生成水，离子反应方程式为2ClO2+2OH-═ClO2-+ClO3-+H2O；
从溶解度曲线可以看出，常压在略高于38℃时蒸发留在母液中的NaClO2太多，只有减压时蒸发，在略高于38℃时水分挥发多一些、母液少一些；
根据图象知，当温度略高于38℃时析出氯酸钠晶体，所以蒸发结晶析出氯酸钠晶体时，温度控制在略高于（或大于）38℃，
故答案为：低温避光；2ClO2+2OH-═ClO2-+ClO3-+H2O；减压蒸发；略高于（或大于）38℃；
②潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得，所以要用温度计控制混合溶液温度，二氧化氯常温下是气体，其熔点较低，要使其变为液体，应该采用冰水混合物冷却，二氧化氯有毒不能直接排空，所以要有尾气处理装置，所以该装置图为
故答案为：
工业上用钛铁精矿（FeTiO3）提炼TiO2的工艺流程如下：
（1）写出硫酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式______，酸浸时为了提高浸出率，可以采取的措施为______．
（2）钛铁精矿后冷却、结晶得出的副产物A为______，结晶析出A时，为保持较高的酸度不能加水，其原因可能为______．
（3）滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，其目的是______．
（4）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是______．
（5）工业上将TiO2和炭粉混合加热氯化生成的TiCl4，然后在高温下用金属镁还原TiCl4得到金属钛，写出TiO2制备Ti的化学方程式：______．
正确答案
解：钛铁精矿（FeTiO3）中加入稀硫酸，冷却、结晶、经充分反应后过滤，所得滤液中含有TiO2+、Fe2+、Fe3+等离子，滤渣为硫酸亚铁晶体，TiO2+水解生成H2TiO3和稀硫酸，过滤，得到沉淀B为H2TiO3，煅烧H2TiO3得到TiO2产品，
（1）FeTiO3与氢离子反应生成Fe2+、Ti4+、H2O，其反应的离子方程式为FeTiO3+6H+=Fe2++Ti4++3H2O，提高浸出率，可增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等，
故答案为：FeTiO3+6H+=Fe2++Ti4++3H2O；增大硫酸浓度/升高温度/边加硫酸边搅拦/增加浸出时间等；
（2）由流程分析可知副产物A为 FeSO4•7H2O，因亚铁离子易水解，且水解呈酸性，为防止水解，应保持较大的酸度，
故答案为：FeSO4•7H2O；防止Ti（SO4）2水解、减少FeSO4•7H2O的溶解量；
（3）加水稀释、加热均能促进Ti4+水解，所以滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，促进Ti4+水解趋于完全，得到更多的H2TiO3沉淀，
故答案为：促进Ti4+水解趋于完全，得到更多的H2TiO3沉淀；
（4）由流程可知：解钛铁精矿需要加入稀硫酸，TiO2+水解时生成H2TiO3和稀硫酸，则稀硫酸可以循环使用，符合绿色化学理念，
故答案为：水解得到的稀硫酸可以循环使用；
（5）高温下，TiO2和碳粉、氯气反应生成TiCl4和CO，其反应的方程式为：TiO2+2C+2Cl2
故答案为：TiO2+2C+2Cl2
解析
解：钛铁精矿（FeTiO3）中加入稀硫酸，冷却、结晶、经充分反应后过滤，所得滤液中含有TiO2+、Fe2+、Fe3+等离子，滤渣为硫酸亚铁晶体，TiO2+水解生成H2TiO3和稀硫酸，过滤，得到沉淀B为H2TiO3，煅烧H2TiO3得到TiO2产品，
（1）FeTiO3与氢离子反应生成Fe2+、Ti4+、H2O，其反应的离子方程式为FeTiO3+6H+=Fe2++Ti4++3H2O，提高浸出率，可增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等，
故答案为：FeTiO3+6H+=Fe2++Ti4++3H2O；增大硫酸浓度/升高温度/边加硫酸边搅拦/增加浸出时间等；
（2）由流程分析可知副产物A为 FeSO4•7H2O，因亚铁离子易水解，且水解呈酸性，为防止水解，应保持较大的酸度，
故答案为：FeSO4•7H2O；防止Ti（SO4）2水解、减少FeSO4•7H2O的溶解量；
（3）加水稀释、加热均能促进Ti4+水解，所以滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，促进Ti4+水解趋于完全，得到更多的H2TiO3沉淀，
故答案为：促进Ti4+水解趋于完全，得到更多的H2TiO3沉淀；
（4）由流程可知：解钛铁精矿需要加入稀硫酸，TiO2+水解时生成H2TiO3和稀硫酸，则稀硫酸可以循环使用，符合绿色化学理念，
故答案为：水解得到的稀硫酸可以循环使用；
（5）高温下，TiO2和碳粉、氯气反应生成TiCl4和CO，其反应的方程式为：TiO2+2C+2Cl2
故答案为：TiO2+2C+2Cl2
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