- 氢氧化铝的制备
- 共1080题
淀粉水解的产物（C6H12O6）用硝酸氧化可以制备草酸，装置如图所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去）：实验过程如下：
①将1：1的淀粉水乳液与少许硫酸（98%）加入烧杯中，水浴加热至85℃～90℃，保持30min，然后逐渐将温度降至60℃左右；
②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中；
③控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO3与98%H2SO4的质量比为2：1.5）溶液；
④反应3h左右，冷却，减压过滤后得草酸晶体粗品，再重结晶得草酸晶体．硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2+2NO↑+4H2O
请回答下列问题：
（1）实验①加入98%硫酸少许的目的是：______．
（2）冷凝水的进口是______（填a或b）；实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其原因是______．
（3）装置B的作用是______．为使尾气充分吸收，C中试剂是______．
（4）重结晶时，将草酸晶体粗品经①加热溶解、②趁热过滤、③冷却结晶、④过滤洗涤⑤干燥等实验步骤，得到较纯净的草酸晶体．该过程中可将粗品中溶解度较大的杂质在______（填上述步骤序号）时除去；而粗品中溶解度较小的杂质最后留存在______（填“滤纸上”或“滤液中”）．
（5）将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．用KMnO4标准溶液滴定，该反应的离子方程式为：______，称取该样品0.1200g，加适量水完全溶解，然后用0.02000mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点（杂质不参与反应），滴定前后滴定管中的液面读数如图，则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为______．
正确答案
解：（1）浓硫酸具有强氧化性、吸水性和脱水性，本题实验是将C6H12O6用硝酸氧化可以制备草酸，浓硫酸作催化剂且浓硫酸吸水有利于向生成草酸的方向移动，
故答案为：加快淀粉水解的速度（或起到催化剂的作用）；
（2）冷凝效果逆流效果好，冷凝水的进口是a进b出，混酸为65%HNO3与98%H2SO4的混合液，混合液溶于水放热，温度高能加快化学反应，硝酸能进一步氧化H2C2O4成二氧化碳，
故答案为：a；温度过高，硝酸浓度过大，导致H2C2O4进一步被氧化；
（3）装置B的作用是防止发生装置和吸收装置间发生倒吸，起到安全瓶的作用，反应的尾气中有氮的氧化物，会污染空气，需要用氢氧化钠溶液吸收，所以C中试剂是NaOH溶液，
故答案为：作安全瓶；NaOH溶液；
（4）根据题中实验步骤可知，通过重结晶得草酸晶体时，草酸晶体析出，溶解度较大的杂质留在溶液中，应该在步骤④中除去，溶解度较小的杂质最后过滤时留在滤纸上，
故答案为：④；滤纸上；
（5）在酸性条件下，高锰酸根离子能和草酸发生氧化还原反应生成二价锰离子、二氧化碳和水，离子方程式为2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，图示滴定管消耗溶液体积=18.50mL-2.50mL=16.00mL，
n（KMnO4）=0.016L×0.0200mol•L-1=3.2×10-4mol，根据方程式可得：
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
2 5
3.2×10-4mol 8×10-4mol
样品中二水合草酸的质量为m=8×10-4mol×126g/mol=8×126×10-4g=0.1008g，
则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为
故答案为：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；84.0%．
解析
解：（1）浓硫酸具有强氧化性、吸水性和脱水性，本题实验是将C6H12O6用硝酸氧化可以制备草酸，浓硫酸作催化剂且浓硫酸吸水有利于向生成草酸的方向移动，
故答案为：加快淀粉水解的速度（或起到催化剂的作用）；
（2）冷凝效果逆流效果好，冷凝水的进口是a进b出，混酸为65%HNO3与98%H2SO4的混合液，混合液溶于水放热，温度高能加快化学反应，硝酸能进一步氧化H2C2O4成二氧化碳，
故答案为：a；温度过高，硝酸浓度过大，导致H2C2O4进一步被氧化；
（3）装置B的作用是防止发生装置和吸收装置间发生倒吸，起到安全瓶的作用，反应的尾气中有氮的氧化物，会污染空气，需要用氢氧化钠溶液吸收，所以C中试剂是NaOH溶液，
故答案为：作安全瓶；NaOH溶液；
（4）根据题中实验步骤可知，通过重结晶得草酸晶体时，草酸晶体析出，溶解度较大的杂质留在溶液中，应该在步骤④中除去，溶解度较小的杂质最后过滤时留在滤纸上，
故答案为：④；滤纸上；
（5）在酸性条件下，高锰酸根离子能和草酸发生氧化还原反应生成二价锰离子、二氧化碳和水，离子方程式为2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，图示滴定管消耗溶液体积=18.50mL-2.50mL=16.00mL，
n（KMnO4）=0.016L×0.0200mol•L-1=3.2×10-4mol，根据方程式可得：
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
2 5
3.2×10-4mol 8×10-4mol
样品中二水合草酸的质量为m=8×10-4mol×126g/mol=8×126×10-4g=0.1008g，
则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为
故答案为：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；84.0%．
某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业生产BaS进行模拟实验．BaS是可溶盐，在工业生产中，它是制备其他钡盐的中间产物．
BaSO4（s）+4C（s） 
BaSO4（s）+2C（s） 
（1）钡餐是医学上广泛用于检查胃病的材料，请写出由重晶石制备高纯BaSO4的两步化学反应方程式
______，______．
（2）反应C（s）+CO2（g） 
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是______，______，
（4）在生产过程中会产生大量的CO2．常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H2CO3）=1.5×10-5 mol•L-1．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3⇌HCO3-+H+的平衡常数K1=______．（已知：10-5.60=2.5×10-6）
（5）常温下，0.1mol•L-1NaHCO3溶液呈碱性，则溶液中c（H2CO3）______c（CO32-）（填“＞”、“=”或“＜”）．
正确答案
BaSO4+4C
BaS+H2SO4=BaSO4↓+H2S↑
+172.5
使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）
为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温
4.2×10-7mol•L-1
＞
解析
解：（1）重晶石与碳在高温下反应的化学方程式为BaSO4+4C 
（2）利用盖斯定律求解：
BaSO4（s）+4C（s）
BaSO4（s）+2C（s）
将以上两个热化学方程式相减，然后除以2可得：
C（s）+CO2（g）
故答案为：+172.5；
（3）加入过量C可提高重晶石的转化率，以上反应为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温，
故答案为：使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）；①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温；
（4）H2CO3⇌HCO3-+H+平衡时，溶液的pH=5.60，c（H2CO3）=1.5×10-5 mol•L-1，c（H+）=10-5.6mol•L-1，c（HCO3-）=10-5.6mol•L-1，碳酸的电离平衡常数K1=
（5）碳酸氢钠溶液里HCO3-的水解程度大于电离程度，则水解生成的碳酸的浓度大于电离生成的碳酸根离子浓度，故答案为：＞．
高锰酸钾广泛用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、除臭剂及解毒剂．常见的制备流程如下：
已知：a．3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O
b．3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
请回答下列问题：
（1）步骤①中反应所选用的坩埚不能用______．
A．石英坩埚 B．铁坩埚 C．瓷坩埚 D．石墨坩埚
（2）步骤③通CO2的目的是为了调节溶液的pH，能否改用氯化氢______（填“能”或“否”），原因是______．
（3）步骤④中抽滤得到的固体是______．
（4）抽滤装置主要由______、安全瓶、抽气泵和布氏漏斗四部分组成，该实验中抽滤时能否用滤纸？______（填“能”或“不能”），理由是______．
（5）从滤液⑤得到高锰酸钾的后续操作步骤是______．
正确答案
解：（1）根据题给工艺流程图知，步骤①中有氢氧化钾参加反应，石英坩埚的成分为二氧化硅、瓷坩埚中含有二氧化硅，与氢氧化钾反应，不能选用，所以AC正确，
故答案为：AC；
（2）结合题给信息和高锰酸钾和盐酸的性质分析，步骤③通CO2的目的是为了调节溶液的pH，不能改用氯化氢，原因是反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒，污染环境，
故答案为：否；反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒会污染环境；
（3）根据反应3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O、3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3可知，步骤④中抽滤得到的不溶的固体是二氧化锰，
故答案为：二氧化锰；
（4）抽滤装置主要由吸滤瓶、安全瓶、抽气泵和布氏漏斗四部分组成，该实验中抽滤时不能用滤纸，理由是因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸，
故答案为：吸滤瓶；不能；因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸；
（5）从滤液⑤得到高锰酸钾的后续操作步骤是为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，从而获得高锰酸钾，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
解析
解：（1）根据题给工艺流程图知，步骤①中有氢氧化钾参加反应，石英坩埚的成分为二氧化硅、瓷坩埚中含有二氧化硅，与氢氧化钾反应，不能选用，所以AC正确，
故答案为：AC；
（2）结合题给信息和高锰酸钾和盐酸的性质分析，步骤③通CO2的目的是为了调节溶液的pH，不能改用氯化氢，原因是反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒，污染环境，
故答案为：否；反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒会污染环境；
（3）根据反应3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O、3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3可知，步骤④中抽滤得到的不溶的固体是二氧化锰，
故答案为：二氧化锰；
（4）抽滤装置主要由吸滤瓶、安全瓶、抽气泵和布氏漏斗四部分组成，该实验中抽滤时不能用滤纸，理由是因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸，
故答案为：吸滤瓶；不能；因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸；
（5）从滤液⑤得到高锰酸钾的后续操作步骤是为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，从而获得高锰酸钾，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应，制取碳酸氢钠晶体．该反应原理可以用以下化学方程式表示，已知此反应是放热反应． NH3+CO2+H2O+NaCl（饱和）═NaHCO3（晶体）↓+NH4Cl
（1）利用上述反应原理，设计如图所示装置，制取碳酸氢钠晶体．B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，C烧杯中盛有冰水，D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去．制取碳酸氢钠晶体可供选用的药品有：a．石灰石 b．生石灰 c．6mol/L盐酸 d．稀硫酸 e．浓氨水 f．饱和氯化钠溶液．
①A中制备气体时，所需药品是（选填字母代号）______；
②B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是______；
③在实验过程中，向C中通入气体是有先后顺序的，应先通入气体的化学式为______；
④E装置向C中通气的导管不能插入液面下的原因是______．
（2）该小组同学为了测定C中所得晶体的碳酸氢钠的纯度（假设晶体中不含碳酸盐杂质），将晶体充分干燥后，称量质量为w g．再将晶体加热到质量不再变化时，称量所得粉末质量为m g．然后进行如图所示实验：
①在操作Ⅱ中，为了判断加入氯化钙溶液是否过量，其中正确的是（选填字母序号）______；
A．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中继续加入少量氯化钙溶液
B．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中再加入少量碳酸钠溶液
C．在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，取上层清液再加入少量碳酸钠溶液
②操作Ⅲ的方法为______、______、______；
③所得晶体中碳酸氢钠的纯度为______．
正确答案
解：（1）①A装置为制取二氧化碳装置，反应的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，需要选择石灰石和稀盐酸，故答案为：ac；
②B装置得用盛装的饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl，故答案为：除去CO2中的HCl；
③选择先通NH3，后通CO2，一是因为NH3的溶解度大，二是其水溶液显碱性能溶解更多的CO2，使溶液里HCO3-的浓度增大，故答案为：NH3；
④为防止氨气溶解时产物倒吸现象，E装置向C中通气的导管不能插入液面下，故答案为：防倒吸；
（2）测定C中所得晶体的碳酸氢钠的纯度（假设晶体中不含碳酸盐杂质），将晶体充分干燥后，称量质量为wg，此时为碳酸氢钠粗品质量，操作1将晶体加热到质量不再变化时，所得粉末为碳酸钠和杂质，然后溶解，加入氯化钙溶液，氯化钙跟碳酸钠反应生成碳酸钙，将生成的碳酸钙过滤、洗涤、干燥，称量为n g，所此作答；
①为判断滴加的氯化钙溶液过量，可在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，取上层清液再加入少量氯化钙溶液看是否有沉淀生成，故答案为：A；
②利用过滤、洗涤、干燥可从混合液中得到不溶性的碳酸钙沉淀，故答案为：过滤；洗涤；干燥；
③反应的化学方程式为①2NaHCO3
设样品中碳酸氢钠的质量为x，由上两式可得关系式：
2NaHCO3--CaCO3
84×2 100
x n
碳酸氢钠的质量分数为
故答案为：
解析
解：（1）①A装置为制取二氧化碳装置，反应的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，需要选择石灰石和稀盐酸，故答案为：ac；
②B装置得用盛装的饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl，故答案为：除去CO2中的HCl；
③选择先通NH3，后通CO2，一是因为NH3的溶解度大，二是其水溶液显碱性能溶解更多的CO2，使溶液里HCO3-的浓度增大，故答案为：NH3；
④为防止氨气溶解时产物倒吸现象，E装置向C中通气的导管不能插入液面下，故答案为：防倒吸；
（2）测定C中所得晶体的碳酸氢钠的纯度（假设晶体中不含碳酸盐杂质），将晶体充分干燥后，称量质量为wg，此时为碳酸氢钠粗品质量，操作1将晶体加热到质量不再变化时，所得粉末为碳酸钠和杂质，然后溶解，加入氯化钙溶液，氯化钙跟碳酸钠反应生成碳酸钙，将生成的碳酸钙过滤、洗涤、干燥，称量为n g，所此作答；
①为判断滴加的氯化钙溶液过量，可在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，取上层清液再加入少量氯化钙溶液看是否有沉淀生成，故答案为：A；
②利用过滤、洗涤、干燥可从混合液中得到不溶性的碳酸钙沉淀，故答案为：过滤；洗涤；干燥；
③反应的化学方程式为①2NaHCO3
设样品中碳酸氢钠的质量为x，由上两式可得关系式：
2NaHCO3--CaCO3
84×2 100
x n
碳酸氢钠的质量分数为
故答案为：
硼和铝位于同一主族，它们可以形成许多组成和性质类似的化合物，一种用硼镁矿（Mg2B2O5•H2O）制取单质硼的工艺流程图如图：
回答下列问题：
（1）Mg2B2O5•H2O中B的化合价为______．
（2）溶液a、溶液b中溶质的化学式分别为______、______．
（3）写出步骤①的化学方程式______．
（4）写出步骤⑤的化学方程式______．
（5）步骤③中化学反应可以发生的原因是______．
（6）BF3是有机化学中常用的酸性催化剂，BF3分子中B和F最外层的电子数分别为______、______个．
正确答案
解：硼镁矿与氢氧化钠溶液反应，过滤除去杂质，NaBO2溶液中，通入过量的二氧化碳，得到Na2B4O7•10H2O与为NaHCO3，过滤分离，由于硼酸的酸性小于硫酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，故Na2B4O7•10H2O晶体与硫酸反应得到硼酸，溶液b中含有硫酸钠，硼酸晶体加热分解得到B2O3，最后用Mg还原得到粗硼．
（1）根据化合价代数和为0，可知Mg2B2O5•H2O中B的化合价为+3，
故答案为：+3；
（2）由上述分析可知，第①步通入过量二氧化碳，则a为NaHCO3，第③步加入硫酸，b为Na2SO4，
故答案为：NaHCO3；Na2SO4；
（3）第①步为Mg2B2O5．H2O与氢氧化钠溶液反应生成NaBO2与Mg（OH）2，反应方程式为：Mg2B2O5•H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg（OH）2，
故答案为：Mg2B2O5•H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg（OH）2；
（4）步骤⑤是Mg与B2O3发生置换反应生成B与MgO，反应方程式为：B2O3+3Mg
故答案为：B2O3+3Mg
（5）步骤③中化学反应可以发生的原因是：硼酸的酸性小于硫酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，从溶液中析出有利于该反应的进行，
故答案为：强酸制弱酸原理；
（6）BF3分子中B原子与F原子之间形成1对共用电子对，B原子形成3故B-F键，故分子中B原子最外层电子数为3+3=6，F原子最外层电子数为7+1=8，
故答案为：6；8．
解析
解：硼镁矿与氢氧化钠溶液反应，过滤除去杂质，NaBO2溶液中，通入过量的二氧化碳，得到Na2B4O7•10H2O与为NaHCO3，过滤分离，由于硼酸的酸性小于硫酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，故Na2B4O7•10H2O晶体与硫酸反应得到硼酸，溶液b中含有硫酸钠，硼酸晶体加热分解得到B2O3，最后用Mg还原得到粗硼．
（1）根据化合价代数和为0，可知Mg2B2O5•H2O中B的化合价为+3，
故答案为：+3；
（2）由上述分析可知，第①步通入过量二氧化碳，则a为NaHCO3，第③步加入硫酸，b为Na2SO4，
故答案为：NaHCO3；Na2SO4；
（3）第①步为Mg2B2O5．H2O与氢氧化钠溶液反应生成NaBO2与Mg（OH）2，反应方程式为：Mg2B2O5•H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg（OH）2，
故答案为：Mg2B2O5•H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg（OH）2；
（4）步骤⑤是Mg与B2O3发生置换反应生成B与MgO，反应方程式为：B2O3+3Mg
故答案为：B2O3+3Mg
（5）步骤③中化学反应可以发生的原因是：硼酸的酸性小于硫酸，符合复分解反应由强酸制弱酸的原理，且硼酸的溶解度较小，从溶液中析出有利于该反应的进行，
故答案为：强酸制弱酸原理；
（6）BF3分子中B原子与F原子之间形成1对共用电子对，B原子形成3故B-F键，故分子中B原子最外层电子数为3+3=6，F原子最外层电子数为7+1=8，
故答案为：6；8．
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