- 氢氧化铝的制备
- 共1080题
2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的，回收利用锂资源成为重要课题．某研究小组对某废旧锂离子电池正极材料（图中简称废料，成份为LiMn2O4、石墨粉和铝箔）进行回收研究，工艺流程如下：
已知：Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．
（1）废料在用NaOH溶液浸取之前需要进行粉碎操作，其目的是______．
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有锂单质，为了安全对拆解环境的要求______．
（3）写出反应④生成沉淀X的离子方程式：______．
（4）己知LiMn2O4中Mn的化合价为+3和+4价，写出反应②的化学反应方程式：______．
（5）生成Li2CO3的化学反应方程式为______．已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应______．
正确答案
增大接触面积，加快反应速率
隔绝空气和水分
CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-
4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O
Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓
趁热过滤
解析
解：第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中（注意LiMn2O4不溶于水）生成四羟基合铝酸钠，即滤液的主要成分，第二步就是四羟基合铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠的过程，第三步是LiMn2O4在酸性环境下能被空气中的氧气氧化发生的氧化还原反应，得到的滤液中有生成的硫酸锂，可能有过量的硫酸，最后一步加入碳酸钠之后所得的滤液主要成分为硫酸钠；
（1）粉碎废料，能增大废料与氢氧化钠溶液的接触面积，加快反应速率，故答案为：增大接触面积，加快反应速率．
（2）金属锂性质活泼，易与氧气、水发生反应，故答案为：隔绝空气和水分；
（3）四羟基合铝酸钠与过量二氧化碳反应得产物是Al（OH）3沉淀和碳酸氢钠，所以离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，
故答案为：CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
（4）在酸性环境下，LiMn2O4能被空气中的氧气氧化，生成二氧化锰、硫酸锂和水，所以化学方程式为：4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O，
故答案为：4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O；
（5）硫酸锂和碳酸钠反应生成硫酸钠和碳酸锂沉淀，化学反应方程式为：Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓；Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应趁热过滤，
故答案为：Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓；趁热过滤．
某化学课外兴趣小组学生用如图所示的装置探究苯和液溴的反应并制备溴苯．
请分析后回答下列问题
（1）关闭F夹，打开C夹，向装有少量苯的三颈烧瓶的A口加少量液溴，再加入少量铁屑，塞住A口，则三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为______．
（2）D试管内出现的现象为______．
（3）E试管内出现的现象为______．
（4）三颈烧瓶右侧导管特别长，除导气外还起的作用是______．
（5）待三颈烧瓶中的反应进行到仍有气泡冒出时松开F夹，关闭C夹，可以看到的现象是_______．
（6）反应结束后将三颈烧瓶中的溴苯分离实验方法是______．（铁屑已分离）
正确答案
解：（1）苯与溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，反应的方程式为
（2）苯与溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，产生的溴化氢气体遇到石蕊溶液，能石蕊溶液变红色，所以D试管内出现的现象为石蕊溶液变红，故答案为：石蕊溶液变红；
（3）溴化氢气体通入硝酸银溶液，能产生浅黄色沉淀，所以E试管内出现的现象为出现淡黄色沉淀，故答案为：出现淡黄色沉淀；
（4）三颈烧瓶右侧导管特别长，除导气外还起的作用是冷凝回流；故答案为：冷凝回流；
（5）在铁作催化剂的作用下，溴与苯反应生成溴苯、溴化氢，待三口烧瓶中的反应即将结束时（此时气体明显减少），打开F活塞，关闭C活塞，溴化氢通过F进入最左边集气瓶，溴化氢极易溶于水，产生倒吸现象；故答案为：与F相连的广口瓶中NaOH溶液流入烧瓶；
（6）溴苯不溶于水，反应混合物静置后会分层，下层为溴苯，分液即可得到溴苯，故答案为：分液．
解析
解：（1）苯与溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，反应的方程式为
（2）苯与溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，产生的溴化氢气体遇到石蕊溶液，能石蕊溶液变红色，所以D试管内出现的现象为石蕊溶液变红，故答案为：石蕊溶液变红；
（3）溴化氢气体通入硝酸银溶液，能产生浅黄色沉淀，所以E试管内出现的现象为出现淡黄色沉淀，故答案为：出现淡黄色沉淀；
（4）三颈烧瓶右侧导管特别长，除导气外还起的作用是冷凝回流；故答案为：冷凝回流；
（5）在铁作催化剂的作用下，溴与苯反应生成溴苯、溴化氢，待三口烧瓶中的反应即将结束时（此时气体明显减少），打开F活塞，关闭C活塞，溴化氢通过F进入最左边集气瓶，溴化氢极易溶于水，产生倒吸现象；故答案为：与F相连的广口瓶中NaOH溶液流入烧瓶；
（6）溴苯不溶于水，反应混合物静置后会分层，下层为溴苯，分液即可得到溴苯，故答案为：分液．
无水AlCl3是一种重要的有机合成催化剂，该物质在183℃时升华，遇潮湿空气即产生大量白雾．某中学化学兴趣小组拟利用中学常见仪器设计实验制备无水AlCl3，实验装置如图所示．
请回答下列问题：
（1）制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是______．
a．加入MnO2粉末 b．点燃A中酒精灯
c．加入浓盐酸 d．点燃D处酒精灯
（2）写出A装置中发生反应的离子方程式______．
（3）装置B中的试剂是______．该装置存在安全隐患，请指出______．
（4）甲同学认为F和G可以用一种仪器替代，且加入一种药品即可达到相同效果．这种药品可以是______．
（5）E中得到少量白色粉末，打开软木塞后可明显观察到锥形瓶中有白雾生成，用化学方程式表示其原因______．
正确答案
解：根据实验装置图可知，该实验中用浓盐酸与二氧化锰反应生成氯气，氯气中有氯化氢、水等杂质，先用饱和食盐水除氯化氢，再用浓硫酸干燥，氯气与铝反应制得氯化铝，反应的尾气中有氯气用氢氧化钠吸收，为防止氯化铝与氢氧化钠溶液中的水蒸汽反应，所以在收集装置和尾气吸收装置之间加一干燥装置F．
（1）实验开始时先要将装置中的空气排尽，防止空气中的水蒸汽与生成的氯化铝反应，所以操作依次是acbd，
故答案为：acbd；
（2）A中发生浓盐酸和二氧化锰的反应，生成氯化锰、氯气和水，反应方程式为MnO2+4HCl
（3）实验中用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气，氯化氢易挥发，制取的氯气中含有氯化氢，B装置中的试剂为饱和食盐水，除去氯气中的氯化氢气体，B装置中的试剂为浓硫酸，无水AlCl3在183℃时升华，遇潮湿空气即产生大量白雾，该装置存在安全隐患，在生成、收集氯化铝的位置D、E间导管易发生堵塞，
故答案为：饱和食盐水；D、E间导管易发生堵塞；
（4）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或氧化钙来代替F和G的作用，
故答案为：碱石灰或氧化钙；
（5）E中收集到的氯化铝粉末，打开软木塞后，氯化铝与空气中的水蒸汽发生水解反应，所以可以看到锥形瓶中有白雾产生，反应方程式为AlCl3+3H2O=Al（OH）3+3HCl↑，
故答案为：AlCl3+3H2O=Al（OH）3+3HCl↑．
解析
解：根据实验装置图可知，该实验中用浓盐酸与二氧化锰反应生成氯气，氯气中有氯化氢、水等杂质，先用饱和食盐水除氯化氢，再用浓硫酸干燥，氯气与铝反应制得氯化铝，反应的尾气中有氯气用氢氧化钠吸收，为防止氯化铝与氢氧化钠溶液中的水蒸汽反应，所以在收集装置和尾气吸收装置之间加一干燥装置F．
（1）实验开始时先要将装置中的空气排尽，防止空气中的水蒸汽与生成的氯化铝反应，所以操作依次是acbd，
故答案为：acbd；
（2）A中发生浓盐酸和二氧化锰的反应，生成氯化锰、氯气和水，反应方程式为MnO2+4HCl
（3）实验中用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气，氯化氢易挥发，制取的氯气中含有氯化氢，B装置中的试剂为饱和食盐水，除去氯气中的氯化氢气体，B装置中的试剂为浓硫酸，无水AlCl3在183℃时升华，遇潮湿空气即产生大量白雾，该装置存在安全隐患，在生成、收集氯化铝的位置D、E间导管易发生堵塞，
故答案为：饱和食盐水；D、E间导管易发生堵塞；
（4）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或氧化钙来代替F和G的作用，
故答案为：碱石灰或氧化钙；
（5）E中收集到的氯化铝粉末，打开软木塞后，氯化铝与空气中的水蒸汽发生水解反应，所以可以看到锥形瓶中有白雾产生，反应方程式为AlCl3+3H2O=Al（OH）3+3HCl↑，
故答案为：AlCl3+3H2O=Al（OH）3+3HCl↑．
硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：
①Cu与稀硝酸反应制取：3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
②Cu与浓硝酸反应制取：Cu+4HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2Cu+4HNO3+O2=2Cu（NO3）2+2H2O
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、由制取硝酸铜三种设计方案的化学反应方程式可以判断：制备1molCu（NO3）2，需要HNO3的物质的量，①中需要
B、由制取硝酸铜三种设计方案的化学反应方程式可以判断：制备1molCu（NO3）2，①中放出 
C、由制取硝酸铜三种设计方案的化学反应方程式可以判断：制备1molCu（NO3）2，①中需要
D、稀硝酸与铁发生反应，且生成的 Cu（NO3）2 与铁反应，故不可以在铁制容器中进行，故D错误．
故选：C．
某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用．其实验方案如下：
试回答下列问题：
（1）过滤用的器材已有：滤纸、铁架台、铁圈和烧杯，还要补充的玻璃仪器是：______．
（2）写出下列符号对应物质的化学式：A______C______D______E______
（3）反应①的离子方程式是______；反应②的离子方程式是______；反应③的离子方程式是______
途径Ⅱ的方程式是______．
（4）由滤液A制得AlCl3溶液有途径Ⅰ和Ⅱ两条，你认为合理的是______，理由是______．
（5）如何检验E中的金属阳离子？______，涉及的离子方程式：______．
正确答案
解：（1）过滤时需要制作过滤器的漏斗、滤纸，固定仪器的铁架台，引流用的玻璃棒，承接滤液的烧杯，所以还需的玻璃仪器为：玻璃棒、漏斗，
故答案为：玻璃棒、漏斗；
（2）含有铝．铁．铜的合金加入氢氧化钠溶解，只有铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，所以滤液A为NaAlO2，在NaAlO2溶液中通过过量的二氧化碳气体，发生NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，所以C为CO2，生成的D为氢氧化铝，滤渣B为铁和铜，再经稀硫酸反应过滤的滤液为硫酸亚铁，进一步转化成绿矾，所以E为FeSO4，
故答案为：NaAlO2；CO2；Al（OH）3；FeSO4；
（3）反应①为铝和氢氧化钠溶液反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，离子反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，反应②为铁和硫酸反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，离子反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，反应③为氢氧化铝和盐酸反应，离子方程式为Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O，途径Ⅱ为偏氯酸钠和二氧化碳和水反应生成氢氧化铝沉淀，NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；Fe+2H+=Fe2++H2↑；Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O；NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；
（4）NaAlO2溶液，经途径Ⅰ与足量盐酸反应可生成AlCl3溶液，但溶液中混有NaCl，在NaAlO2溶液中通过过量的二氧化碳气体，发生AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl3，途径Ⅱ得到的AlCl3较纯净，
故答案为：途径Ⅱ；因为滤液A是NaAlO2和NaOH溶液，按途径I直接向A中加入盐酸得到的AlCl3溶液中含有大量的NaCl杂质，按途径Ⅱ，通入CO2气体，得Al（OH）3沉淀，将Al（OH）3溶解于盐酸中得到的是纯净的AlCl3溶液．所以途径Ⅱ更合理；
（5）E为FeSO4溶液，检验Fe2+方法：取少许溶液E与试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变为红色，说明含有Fe2+，反应为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，Fe3++3SCN-⇌Fe（SCN）3，
故答案为：取少许溶液E与试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变为红色，说明含有Fe2+；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，Fe3++3SCN-⇌Fe（SCN）3．
解析
解：（1）过滤时需要制作过滤器的漏斗、滤纸，固定仪器的铁架台，引流用的玻璃棒，承接滤液的烧杯，所以还需的玻璃仪器为：玻璃棒、漏斗，
故答案为：玻璃棒、漏斗；
（2）含有铝．铁．铜的合金加入氢氧化钠溶解，只有铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，所以滤液A为NaAlO2，在NaAlO2溶液中通过过量的二氧化碳气体，发生NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，所以C为CO2，生成的D为氢氧化铝，滤渣B为铁和铜，再经稀硫酸反应过滤的滤液为硫酸亚铁，进一步转化成绿矾，所以E为FeSO4，
故答案为：NaAlO2；CO2；Al（OH）3；FeSO4；
（3）反应①为铝和氢氧化钠溶液反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，离子反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，反应②为铁和硫酸反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，离子反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，反应③为氢氧化铝和盐酸反应，离子方程式为Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O，途径Ⅱ为偏氯酸钠和二氧化碳和水反应生成氢氧化铝沉淀，NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；Fe+2H+=Fe2++H2↑；Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O；NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；
（4）NaAlO2溶液，经途径Ⅰ与足量盐酸反应可生成AlCl3溶液，但溶液中混有NaCl，在NaAlO2溶液中通过过量的二氧化碳气体，发生AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl3，途径Ⅱ得到的AlCl3较纯净，
故答案为：途径Ⅱ；因为滤液A是NaAlO2和NaOH溶液，按途径I直接向A中加入盐酸得到的AlCl3溶液中含有大量的NaCl杂质，按途径Ⅱ，通入CO2气体，得Al（OH）3沉淀，将Al（OH）3溶解于盐酸中得到的是纯净的AlCl3溶液．所以途径Ⅱ更合理；
（5）E为FeSO4溶液，检验Fe2+方法：取少许溶液E与试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变为红色，说明含有Fe2+，反应为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，Fe3++3SCN-⇌Fe（SCN）3，
故答案为：取少许溶液E与试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变为红色，说明含有Fe2+；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，Fe3++3SCN-⇌Fe（SCN）3．
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