- 氢氧化铝的制备
- 共1080题
（2016•成都模拟）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料．工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物．部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为______．
（2）滤渣A的主要成分是______．
（3）加入MnS的目的是除去______杂质．
（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为______．
（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有______（写两种）．
正确答案
解：（1）根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4，Fe2+被氧化为Fe3+，故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁，根据元素守恒还有水生成，反应的化学方程式为：2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O，
故答案为：2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O；
（2）酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+，加氨水调pH至5.4，结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知，Fe3+、Al3+完全转化为Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀，其它离子不沉淀，故滤渣A的主要成分为：Fe（OH）3和Al（OH）3，
故答案为：Fe（OH）3和Al（OH）3；
（3）根据题中硫化物的Ksp可知，加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+，
故答案为：Cu2+、Zn2+；
（4）碱性锌锰干电池中Zn作负极，则MnO2作正极得电子，其电极反应式应为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，
故答案为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-（或2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-）；
（5）从碱性锌锰干电池的原料可知，其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO2，
故答案为：锌、二氧化锰．
解析
解：（1）根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4，Fe2+被氧化为Fe3+，故酸浸时生成硫酸锰、硫酸铁，根据元素守恒还有水生成，反应的化学方程式为：2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O，
故答案为：2FeSO4+MnO2+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O；
（2）酸浸后的过滤液中含有Mn2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+，加氨水调pH至5.4，结合题中阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH可知，Fe3+、Al3+完全转化为Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀，其它离子不沉淀，故滤渣A的主要成分为：Fe（OH）3和Al（OH）3，
故答案为：Fe（OH）3和Al（OH）3；
（3）根据题中硫化物的Ksp可知，加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2+、Zn2+，
故答案为：Cu2+、Zn2+；
（4）碱性锌锰干电池中Zn作负极，则MnO2作正极得电子，其电极反应式应为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，
故答案为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-（或2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-）；
（5）从碱性锌锰干电池的原料可知，其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO2，
故答案为：锌、二氧化锰．
（2015秋•河南月考）晶体硅是一种重要的非金属材料，工业上用碳在高温下还原石英砂（主要成份为含铁、铝等杂质的二氧化硅）得粗硅，粗硅与氛气在450-500℃条件下反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后与过量H2在1100℃-1200℃条件下反应制得高纯硅．以下是实验室制备SiCl4的装置示意图．
实验过程中，石英砂中的铁、铝等杂质也能转化为相应氯化物，SiCl4，A1C13，FeCl3遇水均易水解，有关物质的物理常数见下表：
请回答下列问题：
（1）实验室制备氯气有以下五步操作，其正确操作顺序为④______（填标号）．
①向烧瓶中装入二氧化锰固体，向分液漏斗中加入浓盐酸
②检查装置的气密性
③把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯火焰确定铁圈高度，固定铁圈，放上石棉
④在烧瓶上装好分液漏斗，安装好导气管
⑤将烧瓶固定在铁架台上
（2）装置A的硬质玻璃管中发生主要反应的化方程式是______．装置A．B间导管短且粗的原因是______；验中尾气处理的方法是______．
（3）装置B中e瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氛化硅．在精馏过程中，不可能用到的仪器有______（填正确答案标号）．
A．圆底烧瓶 B．温度计 C．吸滤瓶 D．球形冷凝管 E．接收器
（4）装置D中的Na2SO3的作用主要是吸收未反应完的Cl2请设计一个实验，证明装置D中的Na2SO3已被氧化（简述实验步骤）：______．
（5）SiCl4极易水解，其完全水解的产物为______．H2还原SiCl4制得高纯硅的过程中若混入O2，可能引起的后果是______．
正确答案
解：（1）加热条件下，实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，二者反应生成氯化锰、氯气和水，方程式为：MnO2+4HCl
故答案为：③⑤②①；
（2）在A装置中二氧化硅和碳和氯气反应生成四氯化硅和一氧化碳，反应为：2C+SiO2+2Cl2
故答案为：2C+SiO2+2Cl2
（3）吸滤瓶用于减压过滤装置中，与精馏（类似多次蒸馏）无关，球形冷凝管含有球形部分区域，不适合精馏，蒸馏需圆底烧瓶盛放待蒸馏的液体，需温度计测量蒸气的温度，需接收器接受馏分，
故答案为：CD；
（4）亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，只有验证硫酸根离子的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化，检验硫酸根离子的存在选用试剂稀盐酸和氯化钡溶液，实验设计如下：取少量溶液置于洁净试管中，向其中加入稀盐酸至不再产生气体，再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明Na2SO3已被氧化，
故答案为：取少量溶液置于洁净的试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体；再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明亚硫酸钠被氧化；
（5）SiCl4水解反应方程式为：SiCl4+4H2O═H4SiO4↓+4HCl↑，生成原硅酸氯化氢，原硅酸易失去水生成硅酸H2SiO3，H2还原SiCl4制得高纯硅的过程中若混入O2，可能引起爆炸，硅被氧化得不到高纯硅，
故答案为：H4SiO4（或H2SiO3）和HCl；可能引起爆炸；硅被氧化得不到高纯硅．
解析
解：（1）加热条件下，实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，二者反应生成氯化锰、氯气和水，方程式为：MnO2+4HCl
故答案为：③⑤②①；
（2）在A装置中二氧化硅和碳和氯气反应生成四氯化硅和一氧化碳，反应为：2C+SiO2+2Cl2
故答案为：2C+SiO2+2Cl2
（3）吸滤瓶用于减压过滤装置中，与精馏（类似多次蒸馏）无关，球形冷凝管含有球形部分区域，不适合精馏，蒸馏需圆底烧瓶盛放待蒸馏的液体，需温度计测量蒸气的温度，需接收器接受馏分，
故答案为：CD；
（4）亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，只有验证硫酸根离子的存在就可证明亚硫酸钠已经被氧化，检验硫酸根离子的存在选用试剂稀盐酸和氯化钡溶液，实验设计如下：取少量溶液置于洁净试管中，向其中加入稀盐酸至不再产生气体，再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明Na2SO3已被氧化，
故答案为：取少量溶液置于洁净的试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体；再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明亚硫酸钠被氧化；
（5）SiCl4水解反应方程式为：SiCl4+4H2O═H4SiO4↓+4HCl↑，生成原硅酸氯化氢，原硅酸易失去水生成硅酸H2SiO3，H2还原SiCl4制得高纯硅的过程中若混入O2，可能引起爆炸，硅被氧化得不到高纯硅，
故答案为：H4SiO4（或H2SiO3）和HCl；可能引起爆炸；硅被氧化得不到高纯硅．
利用钛白工业的副产品FeSO4（含少量重金属离子）可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁．其工艺流程如下：
已知：①5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O
②5C2O42-+2MnO4-+16H+═10CO2↑+2Mn2++8H2O
（1）沉淀过程的反应温度为40℃，温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有______；
（2）滤液经处理可得到副产品______；
（3）实验室测定高纯超微细草酸铁组成的步骤依次为：
步骤1：准确称量一定量草酸亚铁样，加入25mL 2mol/L的H2SO4溶解
步骤2：用0.2000mol/L标准KMnO4溶液与其反应，消耗其体积30.40mL．
步骤3：向滴定后的溶液中加入2g Zn粉和5mL 2mol/L的H2SO4溶液，将Fe3+还原为Fe2+
步骤4：过滤，滤液用上述标准KMnO4溶液进行反应，消耗溶液10.00mL．
则样品中C2O42-的物质的量为______；（写出计算过程）；
（4）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸亚铁溶液混合，测得反应液中Mn2+的浓度随反应时间t的变化如图，其变化趋势的原因可能为______．
正确答案
解：副产品FeSO4（含Al（SO4）3和少量重金属离子）中加入铁粉，将少量重金属离子等除去，得到比较纯净的FeSO4溶液，向FeSO4溶液中加入氨水，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和草酸反应生成高纯超微细草酸亚铁沉淀；
（1）沉淀过程为一水合氨沉淀亚铁离子的过程，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，受热会分解，另外一水合氨受热也会分解，故反应温度不能太高，所以温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有NH3•H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe（OH）2受热易分解；
故答案为：NH3•H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe（OH）2受热也易分解；
（2）沉淀前的溶液中含有硫酸亚铁，沉淀步骤中加入一水合氨，生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸铵，所以副产品含有是（NH4）2SO4；
故答案为：（NH4）2SO4；
（3）由题意知氧化C2O42-和Fe2+共消耗0.2000 mol•L-1标准KMnO4溶液体积30.40 mL，步骤3、4标准KMnO4溶液只氧化Fe2+消耗KMnO4溶液体积10.00mL，所以C2O42-消耗KMnO4溶液体积为（30.40-10.00）=20.4mL，由5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O得5C2O42-～2MnO4-，所以n（C2O42-）=
故答案为：0.0102mol；
（4）从图象上观察，随着反应对进行，曲线的斜率越来越大，说明单位时间内Mn2+的浓度越来越大，所以反应速率越来越快，反应中温度不变，随着反应的进行，反应物的浓度变小，而反应速率加快，只能是生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快；
故答案为：生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快．
解析
解：副产品FeSO4（含Al（SO4）3和少量重金属离子）中加入铁粉，将少量重金属离子等除去，得到比较纯净的FeSO4溶液，向FeSO4溶液中加入氨水，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和草酸反应生成高纯超微细草酸亚铁沉淀；
（1）沉淀过程为一水合氨沉淀亚铁离子的过程，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，受热会分解，另外一水合氨受热也会分解，故反应温度不能太高，所以温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有NH3•H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe（OH）2受热易分解；
故答案为：NH3•H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe（OH）2受热也易分解；
（2）沉淀前的溶液中含有硫酸亚铁，沉淀步骤中加入一水合氨，生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸铵，所以副产品含有是（NH4）2SO4；
故答案为：（NH4）2SO4；
（3）由题意知氧化C2O42-和Fe2+共消耗0.2000 mol•L-1标准KMnO4溶液体积30.40 mL，步骤3、4标准KMnO4溶液只氧化Fe2+消耗KMnO4溶液体积10.00mL，所以C2O42-消耗KMnO4溶液体积为（30.40-10.00）=20.4mL，由5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O得5C2O42-～2MnO4-，所以n（C2O42-）=
故答案为：0.0102mol；
（4）从图象上观察，随着反应对进行，曲线的斜率越来越大，说明单位时间内Mn2+的浓度越来越大，所以反应速率越来越快，反应中温度不变，随着反应的进行，反应物的浓度变小，而反应速率加快，只能是生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快；
故答案为：生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快．
实验室中用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸，已知反应原理如图1：
苯甲醛易被空气氧化；苯甲醇的沸点为205.3℃；苯甲酸的熔点121.7℃，沸点249℃，溶解度0.34g（常温）；乙醚的沸点34.8℃，难溶于水．制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如图2：
（1）混合苯甲醛、氢氧化钾和水应选用的仪器是______（填序号）．
A．带胶塞的锥形瓶 B．烧杯 C．容量瓶
（2）操作I的名称是______．
（3）操作II的名称是______，产品甲的成分是______．
（4）操作III的名称是______，产品乙是______．
（5）在使用图3所示的仪器的操作中，温度计水银球x的放置位置为______（填图标a、b、c、d）．控制蒸气的温度为______．
正确答案
A
萃取、分液
蒸馏
苯甲醇
过滤
苯甲酸
b
34.8℃
解析
解：由流程可知，苯甲醛与KOH反应生成苯甲醇、苯甲酸钾，然后加水、乙醚萃取苯甲醇，则乙醚溶液中含苯甲醇，操作II为蒸馏，得到产品甲为苯甲醇；水溶液中含苯甲酸钾，加盐酸发生强酸制取弱酸的反应，生成苯甲酸，苯甲酸的溶解度小，则操作Ⅲ为过滤，则产品乙为苯甲酸，
（1）苯甲醛易被空气氧化，所以混合苯甲醛、氢氧化钾和水时，应在带胶塞的锥形瓶中进行，避免与空气过多接触，即A正确，
故答案为：A；
（2）据上述分析，操作Ⅰ为萃取、分液，
故答案为：萃取、分液；
（3）乙醚溶液中含苯甲醇，操作II为蒸馏，得到产品甲为苯甲醇，
故答案为：蒸馏；苯甲醇；
（4）水溶液中含苯甲酸钾，加盐酸发生强酸制取弱酸的反应，生成苯甲酸，苯甲酸的溶解度小，则操作Ⅲ为过滤，则产品乙为苯甲酸，
故答案为：过滤；苯甲酸；
（5）蒸馏时，温度计的水银球应在支管口，则温度计水银球x的放置位置为b；通过蒸馏分离出的是乙醚，根据乙醚的沸点可知控制蒸气的温度为34.8℃，
故答案为：b；34.8℃．
硫代硫酸钠（Na2S2O3）俗称保险粉，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等．实验室可通过如下反应制取：2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2．
（1）用图1所示装置制取Na2S2O3，其中NaOH溶液的作用是______．如将分液漏斗中的H2SO4改成浓盐酸，则三颈烧瓶内除Na2S2O3生成外，还有______（填化学式）杂质生成．
（2）为测定所得保险粉样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数，可用标准碘溶液进行滴定，反应方程式为2Na2S2O3+I2═2NaI+Na2S4O6．
①利用KIO3、KI和HCl可配制标准碘溶液．写出配制时所发生反应的离子方程式：______．
②准确称取一定质量的Na2S2O3•5H2O样品于锥形瓶中，加水溶解，并滴加______作指示剂，用所配制的标准碘溶液滴定．滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外，还有______．
③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”）．
（3）本实验对Na2S的纯度要求较高，利用图2所示的装置可将工业级的Na2S提纯．已知Na2S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精．提纯步骤依次为：
①将已称量好的工业Na2S放入圆底烧瓶中，并加入一定质量的酒精和少量水；
②按图2所示装配所需仪器，向冷凝管中通入冷却水，水浴加热；
③待______时，停止加热，将烧瓶取下；
④______；
⑤______；
⑥将所得固体洗涤、干燥，得到Na2S•9H2O晶体．
正确答案
解：（1）装置中氢氧化钠是吸收尾气的主要作用，因为原料气二氧化硫是污染性气体不能排放到空气中，以防止污染空气；换做 盐酸进行反应产物中 除了硫代硫酸盐外还有氯化钠，
故答案为：吸收二氧化硫等尾气，防止污染空气；NaCl；
（2））①KIO3、KI和HCl可配制标准碘溶液，利用KIO3、KI在酸溶液中发生的氧化还原反应生成单质碘，反应的离子方程式为：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O，
故答案为：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O；
②用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠，利用碘单质遇碘单质变蓝指示反应终点；碘溶液具有氧化性，应选用酸式滴定管，
故答案为：淀粉溶液；酸式滴定管；
③滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，消耗标准溶液体积减小，则会使样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数的测量偏低；
故答案为：偏低；
（3）由提纯硫化钠的实验步骤和操作过程可知，
③依据Na2S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精，根据提纯硫化钠晶体的实验步骤和方法可知，但烧瓶中固体不再减少，说明硫化钠全部溶解于酒精中，不溶的杂质沉淀过滤除去，故答案为：烧瓶中固体不再减少；
④温度增大硫化钠在酒精中溶解度增大，热溶液过滤得到滤液中主要是硫化钠的酒精溶液，故答案为：趁热过滤；
⑤热的滤液通过冷却、结晶、过滤得到晶体，故答案为：将所得滤液冷却结晶，过滤得到硫化钠结晶水合物．
解析
解：（1）装置中氢氧化钠是吸收尾气的主要作用，因为原料气二氧化硫是污染性气体不能排放到空气中，以防止污染空气；换做 盐酸进行反应产物中 除了硫代硫酸盐外还有氯化钠，
故答案为：吸收二氧化硫等尾气，防止污染空气；NaCl；
（2））①KIO3、KI和HCl可配制标准碘溶液，利用KIO3、KI在酸溶液中发生的氧化还原反应生成单质碘，反应的离子方程式为：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O，
故答案为：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O；
②用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠，利用碘单质遇碘单质变蓝指示反应终点；碘溶液具有氧化性，应选用酸式滴定管，
故答案为：淀粉溶液；酸式滴定管；
③滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，消耗标准溶液体积减小，则会使样品中Na2S2O3•5H2O的质量分数的测量偏低；
故答案为：偏低；
（3）由提纯硫化钠的实验步骤和操作过程可知，
③依据Na2S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精，根据提纯硫化钠晶体的实验步骤和方法可知，但烧瓶中固体不再减少，说明硫化钠全部溶解于酒精中，不溶的杂质沉淀过滤除去，故答案为：烧瓶中固体不再减少；
④温度增大硫化钠在酒精中溶解度增大，热溶液过滤得到滤液中主要是硫化钠的酒精溶液，故答案为：趁热过滤；
⑤热的滤液通过冷却、结晶、过滤得到晶体，故答案为：将所得滤液冷却结晶，过滤得到硫化钠结晶水合物．
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