- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
某探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
请回答下列问题:
（1）第①步Cu与酸反应的离子方程式为 。
（2）第②步加H2O2的作用是 ;
调溶液pH的目的是使 生成沉淀。
（3）用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是 。
（4）由滤渣2制取Al2（SO4）3·18H2O ,探究小组设计了三种方案:
上述三种方案中, 方案不可行,原因是 ;
从原子利用率角度考虑, 方案更合理。
（5）探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O含量。取a g试样配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干扰离子后,用c mol /L EDTA（H2Y2-）标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下:Cu2++H2Y2-
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是 。
a.未干燥锥形瓶
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子
正确答案
（1）Cu+2N
（2）将Fe2+氧化为Fe3+（1分） Fe3+、Al3+（2分）
（3）加热脱水（2分）
（4）甲（2分） 所得产品中含有较多Fe2（SO4）3杂质（1分） 乙（2分）
（5）
（1）铜和浓硝酸、稀硫酸的混合酸反应为:
开始发生:Cu+2N
最后发生:3Cu+2N
某研究性学习小组为测定某含镁3％一5％的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计了下列三种不同实验方案进行探究，请根据他们的设计回答有关问题。
【探究一】实验方案：
问题讨论：（1）实验中发生反应的化学方程式是 。
（2）若实验中称取5.4g铝镁合金粉末样品，投入VmL2.0mol／L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥ mL。
（3）实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为 。
【探究二】实验方案：称量xg铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。
问题讨论：（4）欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是 。
（5）假设实验中测出该数据为yg，则原铝镁合金粉末中镁的质量分数为 （用含x、y代数式表示）。
[探究三]实验方案：
问题讨论：（6）同学们拟选用下边的实验装置完成实验，你认为最简易的装置其连接顺序是：
a接 。（填接口字母，仪器不一定全选。）
（7）同学们仔细分析（6）中连接的实验装置后，又设计了下左图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是 。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别如上右图，则产生氢气的体积为 mL。
③与上左图装置相比，用（6）中连接的装置进行实验时，容易引起误差的原因是 （任写一点）。
正确答案
（1）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
（2）97
（3）过滤、洗涤、干燥固体
（4） 灼烧后固体的质量
（5）
（6） edg
（7）①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下。
②16.00mL
③稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。
试题分析：
（1）镁不与NaOH溶液反应，铝可以与NaOH溶液反应，所以2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
（2）“含镁3％一5％的铝镁合金（不含其它元素）”，含Mg的最小质量为5.4X3%="0.162g," 则含铝的质量： 5.4-0.162=5.238g,n(Al)=5.238÷27=0.194mol,根据方程式可知，需要NaOH至少97mL.
（3）实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为过滤、洗涤、干燥固体.
（4）Mg和铝分别生成MgO和Al2O3,所以要称量灼烧后固体的质量。
（5）设Mg为nmol,Al为m mol,列二元一次方程求解，24n+27m=x和40n+51m=y,求得
m(Mg)=
（6）只要能测量出水的体积，就可知道生成氢气的体积，所以最简单的装置连接就是让气体把水压入量筒中，进入量筒内水的体积就是氢气的体积。选edg即可。
（7）①导管a是利用连通器原理，目的是使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下。
②利用前后的体积差18.50-2.50=16.00mL
③稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。
（6分）从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取两种工艺品的流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为 。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO32—的离子方程式为 。
(3)验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入 (填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成份是 (填化学式)，写出该溶液的一种用途
。
(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝ 。
正确答案
（6分，每空1分）：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO32—＋H2O (3)硫氰化钾(或硫氰酸、苯酚溶液等合理答案)
(4)NaHCO3 制纯碱或做发酵粉等合理答案 (5)5.6×10－10 mol/L
（1）氧化铝是两性氧化物，和盐酸反应的方程式是Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。
（2）二氧化硅是酸性氧化物，和氢氧化钠溶液反应的方程式是SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。
（3）检验铁离子的试剂是KSCN溶液或者是苯酚。
（4）由于CO2都是过量的，所以溶液中的溶质主要都是碳酸氢钠，其主要用途是制纯碱或做发酵粉等。
（5）pH＝13，所以溶液中的OH－浓度是0.1mol/L，因此根据氢氧化镁的溶度积常数可知，此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝5.6×10－12÷0.12＝5.6×10－10 mol/L。
某研究性学习小组用不纯的氧化铝（杂质为Fe2O3）为原料，设计了冶炼铝的以下工艺流程（部分反应产物没有标出）：
（1）试剂X的化学式为 ，反应Ⅰ的离子方程式是 。实验室配制480mL 1 mol·L-1 X的溶液必须用到玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管外，还有 。常用来可以标定所配X的溶液浓度是否准确的实验名称是 。
（2）按照方案设计，试剂Z的作用是调节溶液的pH，以生成沉淀b[Fe(OH)3]。从试剂工业的角度，你认为方案 更合理，理由是 。
（3）已知N为氨气，实验室中还可以用下图装置制取氨气并进行氨气喷泉实验。
①仪器A的名称是 ，装置中A口部和B口部之间联通导气管的作用是 。
②若用此装置制备N气，若A中盛有浓氨水，则B装置中的固体试剂不可以选用下列的 （填字母序号）。
a．生石灰 b．烧碱 c．胆矾 d．碱石灰
（4）室温下，在a mol·L-1的(NH4)2SO4水溶液中pH=5，存在着平衡NH4++H2O 
正确答案
（1）NaOH（1分），Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-（2分），500mL容量瓶（2分，不写500mL只得1分），滴定或中和滴定（1分）；
（2）方案一（1分），步骤少，较简单（2分）；
（3）①长颈漏斗（1分），平衡内外压强，防止长颈漏斗堵塞（2分）；
（4）
试题分析：
（1）流程图中的原料为：氧化铝（杂质为Fe2O3），方案I中为先加入强碱溶液过滤后再向溶液中通入二氧化碳气体，即得到氢氧化铝再进行后续步骤；故此试剂X一般选用NaOH；反应I为：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-；配制480mL 1 mol·L-1氢氧化钠溶液时，应选取500mL容量瓶且必须标明容量瓶的容积；确定配制溶液的浓度是否准确，应进行滴定或中和滴定实验；
（2）方案二中，首先加入硫酸溶解氧化铁和氧化铝，再在步骤二中加入试剂调整pH值析出氢氧化铁沉淀，过滤后再向硫酸铝溶液中通入氨气，制取氢氧化铝；分析两方案，很明显方案一步骤少，较简单，是较佳方案；
（3）根据装置图，制取氨气并完成喷泉实验时，仪器A为长颈漏斗；A口部和B口部之间联通导气管的作用是平衡内外压强，防止长颈漏斗堵塞；
（4）a mol·L-1的(NH4)2SO4水溶液中pH=5，则溶液中的c(H+)=10-9mol·L-1，故c(NH3·H2O)=c(OH-)=10-5mol·L-1，c(NH4+)=2a-10-5mol·L-1，根据水解的离子方程式：NH4++H2O
材料在人类生活、生产中发挥着重要的作用．
（1）钠、铝、铁是常见的金属．
①在三种金属元素中，所形成氧化物种类最多的是______；三种元素形成的氧化物中属于碱性氧化物的有______种．
②向盛有硫酸铝溶液的试管中滴加氨水，反应的离子方程式为______，
得到的胶状沉淀物在医疗上治疗胃酸过多，利用的原理用离子方程式表示为______．
③向盛有氯化铁、氯化亚铁、氯化铜混合溶液的烧杯中加入铁粉和铜粉，反应结束后，剩余固体中有铜无铁，则溶液中一定存在的阳离子为______，可能存在的阳离子为______，一定不存在的阳离子为______．
④生产中曾用铝热反应（铝与铁的氧化物反应生成氧化铝和铁）焊接钢轨，则铝与氧化铁发生反应的化学方程式为______，要得到1mol金属铁，需要铝的质量______g．
（2）工业上，在电炉中用炭粉还原二氧化硅可制得硅和一氧化碳．若向电炉里加入适量炭粉和30g二氧化硅，通电后反应，生成的一氧化碳在标况下的体积为______．
正确答案
（1）①钠元素有氧化钠、过氧化钠，铝元素只有氧化铝，铁元素有氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁等，Fe元素所形成氧化物种类最多；氧化钠、氧化亚铁、氧化铁属于碱性氧化物，故答案为：铁；3；
②硫酸铝与氨水反应生成硫酸铝与氢氧化铝沉淀，反应离子方程式为Al3++3NH3．H2O=Al（OH）3↓+3NH4+，
氢氧化铝具有弱碱性，与盐酸反应生成氯化铝与水，反应离子方程式为Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O，可以治疗胃酸过多，
故答案为：Al3++3NH3．H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O；
③把金属铁加入到氯化铁、氯化亚铁和氯化铜的混合溶液中，发生2Fe3++Fe=3Fe2+，Fe+Cu2+=Fe2++Cu，剩余固体中有铜无铁，则与Cu反应的离子一定不存在，Fe3+完全反应，一定没有，溶液中一定含有阳离子为Fe2+，可能含有Cu2+完全反应，
故答案为：Fe2+；Cu2+；Fe3+；
④铝与氧化铁发生反应生成Fe与氧化铝，反应方程式为2Al+Fe2O3
故答案为：2Al+Fe2O3
（2）60g二氧化硅的物质的量=
故答案为：22.4L．
扫码查看完整答案与解析