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简答题

(2015•宝山区一模)某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用工艺设计如下:

(1)“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为____________

(2)“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有____________.(写出两个)

(3)“碱溶”的目的是______.物质X的化学式为______

(4)已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4.为了获得产品Al(OH)3,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续操作过程是______

(5)以煤矸石为原料还可以开发其他产品,例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后,常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体,可析出大量AlCl3•6H2O晶体,结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因:______

正确答案

解:含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物用盐酸酸浸发生的反应为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;则过滤的溶液为氯化铁和氯化铝的溶液,加碳酸钙消耗溶液中的氢离子使三价铁离子、三价铝离子都水解生成氢氧化铁、氢氧化铝的沉淀,所以再加入氢氧化钠,只要氢氧化铝溶解反应为:Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,所得溶液为偏铝酸钠溶液再通入二氧化碳进一步反应又生成氢氧化铝;

(1)氧化铝和氧化铁都能和盐酸反应生成盐和水,反应方程式分别是:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O,

故答案为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;

(2)酸的浓度、温度、反应物接触面积、是否充分搅拌、反应时间等都影响反应速率,故答案为:酸的浓度;温度;

(3)氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸,碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳,所以物质X是二氧化碳,氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成可溶性偏铝酸钠,离子反应方程式为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,

故答案为:发生反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,将Al(OH)3 转化为AlO2-,以便和Fe(OH)3分离;CO2

(4)Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4,要使铁离子完全沉淀而铝离子不沉淀,则溶液的PH应该为3.2,过滤氢氧化铝沉淀时调节溶液pH为5.4,以使氢氧化铝完全沉淀,

故答案为:加入CaCO3调节pH到3.2,过滤除去Fe(OH)3后,再加入CaCO3调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3

(5)氯化铝在溶液中存在溶解平衡,通入氯化氢后溶液中氯离子浓度增大,抑制氯化铝溶解,所以促进氯化铝晶体析出,故答案为:AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡:AlCl3•6H2O(s)⇌Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l),通入HCl气体使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体.

解析

解:含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物用盐酸酸浸发生的反应为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;则过滤的溶液为氯化铁和氯化铝的溶液,加碳酸钙消耗溶液中的氢离子使三价铁离子、三价铝离子都水解生成氢氧化铁、氢氧化铝的沉淀,所以再加入氢氧化钠,只要氢氧化铝溶解反应为:Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,所得溶液为偏铝酸钠溶液再通入二氧化碳进一步反应又生成氢氧化铝;

(1)氧化铝和氧化铁都能和盐酸反应生成盐和水,反应方程式分别是:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O,

故答案为:Al2O3+6H+═2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O;

(2)酸的浓度、温度、反应物接触面积、是否充分搅拌、反应时间等都影响反应速率,故答案为:酸的浓度;温度;

(3)氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸,碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳,所以物质X是二氧化碳,氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成可溶性偏铝酸钠,离子反应方程式为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,

故答案为:发生反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,将Al(OH)3 转化为AlO2-,以便和Fe(OH)3分离;CO2

(4)Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4,要使铁离子完全沉淀而铝离子不沉淀,则溶液的PH应该为3.2,过滤氢氧化铝沉淀时调节溶液pH为5.4,以使氢氧化铝完全沉淀,

故答案为:加入CaCO3调节pH到3.2,过滤除去Fe(OH)3后,再加入CaCO3调节pH到5.4,过滤得到Al(OH)3

(5)氯化铝在溶液中存在溶解平衡,通入氯化氢后溶液中氯离子浓度增大,抑制氯化铝溶解,所以促进氯化铝晶体析出,故答案为:AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡:AlCl3•6H2O(s)⇌Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l),通入HCl气体使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体.

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锌是一种常用金属,冶炼方法有火法和湿法.

I.镓(Ga)是火法冶炼锌过程中的副产品,镓与铝同主族且相邻,化学性质与铝相似.氮化镓(GaN)是制造LED的重要材料,被誉为第三代半导体材料.

(1)Ga的原子结构示意图为______

(2)GaN可由Ga和NH3在高温条件下合成,该反应的化学方程式为______

(3)下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是______(填字母序号).

A.一定条件下,Ga可溶于盐酸和氢氧化钠

B.常温下,Ga可与水剧烈反应放出氢气

C.Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到

D.一定条件下,Ga2O3可与NaOH反应生成盐

II.工业上利用锌焙砂(主要含Zn0、ZnFe2O4,还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)湿法制取金属锌的流程如图所示,回答下列问题:

已知:Fe的活泼性强于Ni

(4)ZnFe2O4可以写成ZnO•Fe2O3,写出ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式______

(5)净化I操作分为两步:第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化;第二步是控制溶液pH,只使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀.净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是______

(6)净化II中加入Zn的目的是______

(7)常温下,净化I中,如果要使c(Fe3+)<10-5 mol/L,则应控制溶液pH的范围为______

已知:Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38;lg5=0.7.

正确答案

解:Ⅰ.(1)Ga的原子序数为31,位于第四周期第ⅢA族,原子结构示意图为,故答案为:

(2)Ga和NH3在高温条件下反应生成GaN和氢气,反应为2Ga+2NH32GaN+3H2,故答案为:2Ga+2NH32GaN+3H2

(3)镓与铝同主族且相邻,化学性质与铝相似,则

A.Al与盐酸、NaOH均反应,则一定条件下,Ga可溶于盐酸和氢氧化钠,故A正确;

B.Al与水常温不反应,则常温下,Ga不能与水剧烈反应放出氢气,故B错误;

C.氧化铝可由氢氧化铝分解生成,则Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到,故C正确;

D.氧化铝与NaOH反应生成盐,则一定条件下,Ga2O3可与NaOH反应生成盐,故D正确;

故答案为:ACD;

Ⅱ(4)根据信息,酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐,这两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁,即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁,反应的化学方程式为:ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO43+4H2O,

故答案为:ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO43+4H2O;

(5)因为Fe(OH)3胶粒具有吸附性,则净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,故答案为:Fe(OH)3胶粒具有吸附性;

(6)CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物溶于酸转化为金属离子,净化I后除去Fe元素,净化II中加入Zn的目的是使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去,故答案为:使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去;

(7)由Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,要使c(Fe3+)<10-5 mol/L,则c(OH-)>=2×10-11mol/L,c(H+)<=5×10-4mol/L,所以pH>4-lg5=3.3,故答案为:pH>3.3.

解析

解:Ⅰ.(1)Ga的原子序数为31,位于第四周期第ⅢA族,原子结构示意图为,故答案为:

(2)Ga和NH3在高温条件下反应生成GaN和氢气,反应为2Ga+2NH32GaN+3H2,故答案为:2Ga+2NH32GaN+3H2

(3)镓与铝同主族且相邻,化学性质与铝相似,则

A.Al与盐酸、NaOH均反应,则一定条件下,Ga可溶于盐酸和氢氧化钠,故A正确;

B.Al与水常温不反应,则常温下,Ga不能与水剧烈反应放出氢气,故B错误;

C.氧化铝可由氢氧化铝分解生成,则Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到,故C正确;

D.氧化铝与NaOH反应生成盐,则一定条件下,Ga2O3可与NaOH反应生成盐,故D正确;

故答案为:ACD;

Ⅱ(4)根据信息,酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐,这两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁,即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁,反应的化学方程式为:ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO43+4H2O,

故答案为:ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO43+4H2O;

(5)因为Fe(OH)3胶粒具有吸附性,则净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,故答案为:Fe(OH)3胶粒具有吸附性;

(6)CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物溶于酸转化为金属离子,净化I后除去Fe元素,净化II中加入Zn的目的是使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去,故答案为:使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去;

(7)由Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,要使c(Fe3+)<10-5 mol/L,则c(OH-)>=2×10-11mol/L,c(H+)<=5×10-4mol/L,所以pH>4-lg5=3.3,故答案为:pH>3.3.

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霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2.某小组同学设计以霞石为原料制备Al2O3的方案如下:

已知:NaAlO2+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+NaHCO3

请回答下列问题:

(1)沉淀1的主要成分的化学式为______.在实验室进行过滤操作需要的玻璃仪器有______

(2)由溶液2生成沉淀2的离子方程式为______

(3)向滤液1中加入过量NaOH溶液,有关反应的离子方程式是____________

(4)某同学提出上述流程较繁琐,可简化流程,其方法是向滤液1中加入足量的试剂X即可得到Al(OH)3,则试剂X为______

正确答案

解:霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2,该物质溶于过量稀盐酸,发生的反应为 K2O+2HCl=2KCl+H2O、Na2O+2HCl=2NaCl+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,SiO2不反应,然后过滤,得到的沉淀1为 SiO2;滤液1中含有可溶性的KCl、NaCl、AlCl3和HCl,向滤液中加入过量NaOH溶液,发生的反应为AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O、HCl+NaOH=NaCl+H2O,所以得到的溶液2中含有KCl、NaCl、NaOH、NaAlO2,向溶液2中通入过量二氧化碳,发生的反应为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、OH-+CO2=HCO3-,过滤得到Al(OH)3沉淀,加热灼烧沉淀得到Al2O3

(1)沉淀1为不溶于稀盐酸的物质,二氧化硅属于酸性氧化物,不溶于稀盐酸,为SiO2;实验室进行过滤操作时需要玻璃棒、烧杯和漏斗,玻璃棒起引流作用、漏斗进行过滤、烧杯盛放溶液,

故答案为:SiO2;烧杯、玻璃棒、漏斗;

(2)溶液2中AlO2-和CO2反应生成Al(OH)3和HCO3-,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

(3)剩余的HCl和NaOH发生中和反应,Al3+和OH-反应生成HCO3-和H2O,涉及的离子方程式分别为H++OH-=H2O、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,故答案为:H++OH-=H2O;Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;

(4)一水合氨和Al3+反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3不溶于氨水,所以该物质为氨水,故答案为:氨水.

解析

解:霞石是一种硅酸盐,其组成可表示为K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2,该物质溶于过量稀盐酸,发生的反应为 K2O+2HCl=2KCl+H2O、Na2O+2HCl=2NaCl+H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,SiO2不反应,然后过滤,得到的沉淀1为 SiO2;滤液1中含有可溶性的KCl、NaCl、AlCl3和HCl,向滤液中加入过量NaOH溶液,发生的反应为AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O、HCl+NaOH=NaCl+H2O,所以得到的溶液2中含有KCl、NaCl、NaOH、NaAlO2,向溶液2中通入过量二氧化碳,发生的反应为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、OH-+CO2=HCO3-,过滤得到Al(OH)3沉淀,加热灼烧沉淀得到Al2O3

(1)沉淀1为不溶于稀盐酸的物质,二氧化硅属于酸性氧化物,不溶于稀盐酸,为SiO2;实验室进行过滤操作时需要玻璃棒、烧杯和漏斗,玻璃棒起引流作用、漏斗进行过滤、烧杯盛放溶液,

故答案为:SiO2;烧杯、玻璃棒、漏斗;

(2)溶液2中AlO2-和CO2反应生成Al(OH)3和HCO3-,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

(3)剩余的HCl和NaOH发生中和反应,Al3+和OH-反应生成HCO3-和H2O,涉及的离子方程式分别为H++OH-=H2O、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,故答案为:H++OH-=H2O;Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;

(4)一水合氨和Al3+反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3不溶于氨水,所以该物质为氨水,故答案为:氨水.

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某学生为将含有少量杂质铜的氯化铁提纯.拟定以下实验步骤:

①把样品加蒸馏水溶解;②过滤除去杂质;③把滤液加热蒸干得到FeCl3晶体.

(1)你认为此方案是否科学,试用化学方程式和简要文字表达其理由.

答:______

(2)请你设计提纯氯化铁方案(只要求写出提纯步骤,最多只允许6步完成).

答:______

正确答案

解:(1)含有少量杂质铜的氯化铁溶于水后,金属铜会和氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁,过滤所得滤液是氯化铜和氯化亚铁,把滤液加热蒸干得不到FeCl3晶体,故答案为:不科学,加水后2FeCl3+Cu═CuCl2+2FeCl2,过滤不能除去CuCl2;在溶液蒸干过程中FeCl3+3H2O⇌Fe(OH)3+3HCl,得不到氯化铁;

(2)可以向含有含有少量杂质铜的氯化铁溶液中加入金属铁,铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,过滤所得滤液是氯化亚铁,加氯水将其氧化为氯化铁,再在氯化氢气流中蒸发结晶即可,故答案为:①加蒸馏水溶解;②加过量Fe粉;③过滤除去Cu和过量Fe;④通入适量氯气;⑤加入少量氯化氢气体;⑥蒸发浓缩结晶得到FeCl3晶体.

解析

解:(1)含有少量杂质铜的氯化铁溶于水后,金属铜会和氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁,过滤所得滤液是氯化铜和氯化亚铁,把滤液加热蒸干得不到FeCl3晶体,故答案为:不科学,加水后2FeCl3+Cu═CuCl2+2FeCl2,过滤不能除去CuCl2;在溶液蒸干过程中FeCl3+3H2O⇌Fe(OH)3+3HCl,得不到氯化铁;

(2)可以向含有含有少量杂质铜的氯化铁溶液中加入金属铁,铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,过滤所得滤液是氯化亚铁,加氯水将其氧化为氯化铁,再在氯化氢气流中蒸发结晶即可,故答案为:①加蒸馏水溶解;②加过量Fe粉;③过滤除去Cu和过量Fe;④通入适量氯气;⑤加入少量氯化氢气体;⑥蒸发浓缩结晶得到FeCl3晶体.

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【化学--选修2:化学与技术】

Ⅰ.硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业.生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法,其流程示意图如图1所示:

(1)上述流程中若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为______

(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好,理由是______

(3)皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去,汞的去    除率与溶液的pH和x(x 代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值)有关(如图2所示).为使除汞效果最佳,应控制的条件是____________

(4)取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌.若   反应后测得溶液的pH=4,则此时溶液中c( S2-)=______.(保留两位有效数字)(已知:常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20

Ⅱ.纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,常用的制备方法有电化学法、湿化学法等.

其中电化学法可用铜棒和石墨作电极,电解Cu(NO32稀溶液制备.

(5)电化学法制备Cu2O时,铜棒做______极,阴极生成Cu2O的电极反应式为______

正确答案

解:制备硫化钠晶体的流程为:无水芒硝(Na2SO4)与碳在高温煅烧反应:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,由于硫离子水解,则用稀碱溶液浸泡煅烧产物得硫化钠溶液,通过精制获得硫化钠晶体,

(1)根据题干信息,硫酸钠与碳反应生成等物质的量的CO和CO2,C元素化合价从0价被氧化成+4、+2价,化合价升高至少为:(4-0)+(2-0)=6,硫酸钠中+6价S元素被还原为-2价,化合价降低了8价,则化合价变化的最小公倍数为24,则硫酸钠的系数为3,一氧化碳、二氧化碳的系数为4,然后根据质量守恒定律配平,配平后的化学方程式为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,

故答案为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑;

(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好,硫化钠溶液中硫离子水解显碱性,水解过程是吸热反应,加热促进水解进行,稀碱溶液能起到抑制水解的作用,

故答案为:热水会促进Na2S水解,而稀碱液能抑制Na2S水解;

(3)依据图象中曲线分析,汞去除率最佳PH和x的取值是x=12 pH介于9~10之间时汞的去除率最大,接近100%,

故答案为:x=12; pH介于9~10之间;

(4)取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌,若反应后测得溶液的pH=4,c(OH-)=10-10mol/L,

常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20

根据氢氧化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-)=2.2×10-20,解得:c(Cu2+)=mol/L=2.2mol/L,

根据硫化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)c(S2-)=8.8×10-36

则此时溶液中c( S2-)=mol/L=4.0×10-36mol/L,

故答案为:4.0×10-36mol/L;

(5)电解Cu(NO32稀溶液制备Cu2O时,阴极生成Cu2O,铜离子化合价降低被还原,电极方程式为:2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+,溶液中铜离子浓度减小,则阳极应该为铜,以补充消耗的铜离子,

故答案为:阳;2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+

解析

解:制备硫化钠晶体的流程为:无水芒硝(Na2SO4)与碳在高温煅烧反应:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,由于硫离子水解,则用稀碱溶液浸泡煅烧产物得硫化钠溶液,通过精制获得硫化钠晶体,

(1)根据题干信息,硫酸钠与碳反应生成等物质的量的CO和CO2,C元素化合价从0价被氧化成+4、+2价,化合价升高至少为:(4-0)+(2-0)=6,硫酸钠中+6价S元素被还原为-2价,化合价降低了8价,则化合价变化的最小公倍数为24,则硫酸钠的系数为3,一氧化碳、二氧化碳的系数为4,然后根据质量守恒定律配平,配平后的化学方程式为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑,

故答案为:3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑;

(2)上述流程中采用稀碱液比用热水更好,硫化钠溶液中硫离子水解显碱性,水解过程是吸热反应,加热促进水解进行,稀碱溶液能起到抑制水解的作用,

故答案为:热水会促进Na2S水解,而稀碱液能抑制Na2S水解;

(3)依据图象中曲线分析,汞去除率最佳PH和x的取值是x=12 pH介于9~10之间时汞的去除率最大,接近100%,

故答案为:x=12; pH介于9~10之间;

(4)取硫化钠晶体(含少量NaOH)加入到硫酸铜溶液中,充分搅拌,若反应后测得溶液的pH=4,c(OH-)=10-10mol/L,

常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20

根据氢氧化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-)=2.2×10-20,解得:c(Cu2+)=mol/L=2.2mol/L,

根据硫化铜的溶度积可得:Ksp=c(Cu2+)c(S2-)=8.8×10-36

则此时溶液中c( S2-)=mol/L=4.0×10-36mol/L,

故答案为:4.0×10-36mol/L;

(5)电解Cu(NO32稀溶液制备Cu2O时,阴极生成Cu2O,铜离子化合价降低被还原,电极方程式为:2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+,溶液中铜离子浓度减小,则阳极应该为铜,以补充消耗的铜离子,

故答案为:阳;2Cu2++2e-+H2O═Cu2O+2H+

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【选作--化学与技术】最近,我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功.具体生产流程如下:

回答下列问题

(1)操作a的名称是______,实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有______;在实验室中操作b的名称是______

(2)装置a中生成两种酸式盐,它们的化学式分别是______

(3)依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是______(结晶水部分不写).

(4)“热交换器”是利用“废热”预热______,除此之外还可利用硫酸工业的“废热”______

(5)SO3______(填设备名称)中用______吸收转化为发烟硫酸.

正确答案

解:(1)分离固体和液体的方法是过滤;过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台(含铁圈)、滤纸等,此操作的非玻璃仪器或用品有铁架台(含铁圈)、滤纸;从溶液中析出晶体的方法是:将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体.

故答案为:过滤;铁架台(含铁圈)、滤纸;蒸发浓缩、冷却结晶;

(2)装置a中磷酸与氨气发生反应,磷酸是三元酸,可以生成(NH43PO4、(NH42HPO4、NH4H2PO4三种盐,其中(NH42HPO4、NH4H2PO4两种酸式盐.

故答案为:(NH42HPO4、NH4H2PO4

(3)由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸,磷灰石的主要成分是Ca3(PO42,在萃取槽中与硫酸发生反应,有磷酸生成,结合流程中硫酸制备,故固体A应为CaSO4;故答案为:CaSO4

(4)根据流程,热交换内将二氧化硫转化成三氧化硫,而二氧化硫转化成三氧化硫需要加热,所以“热交换器”是利用“废热”预热的即将参与反应的SO2和O2;除此之外还可利用硫酸工业的“废热”发电;故答案为:即将参与反应的SO2和O2;发电;

(5)工业上三氧化硫在吸收塔里被浓硫酸吸收转化为发烟硫酸;故答案为:吸收塔; 98%的浓硫酸;

解析

解:(1)分离固体和液体的方法是过滤;过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台(含铁圈)、滤纸等,此操作的非玻璃仪器或用品有铁架台(含铁圈)、滤纸;从溶液中析出晶体的方法是:将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体.

故答案为:过滤;铁架台(含铁圈)、滤纸;蒸发浓缩、冷却结晶;

(2)装置a中磷酸与氨气发生反应,磷酸是三元酸,可以生成(NH43PO4、(NH42HPO4、NH4H2PO4三种盐,其中(NH42HPO4、NH4H2PO4两种酸式盐.

故答案为:(NH42HPO4、NH4H2PO4

(3)由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸,磷灰石的主要成分是Ca3(PO42,在萃取槽中与硫酸发生反应,有磷酸生成,结合流程中硫酸制备,故固体A应为CaSO4;故答案为:CaSO4

(4)根据流程,热交换内将二氧化硫转化成三氧化硫,而二氧化硫转化成三氧化硫需要加热,所以“热交换器”是利用“废热”预热的即将参与反应的SO2和O2;除此之外还可利用硫酸工业的“废热”发电;故答案为:即将参与反应的SO2和O2;发电;

(5)工业上三氧化硫在吸收塔里被浓硫酸吸收转化为发烟硫酸;故答案为:吸收塔; 98%的浓硫酸;

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题型:简答题
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简答题

为了回收利用钢铁生产过程中产生的SO2,工业上采用软锰矿(主要成分MnO2)脱硫同时制取硫酸锰技术,其流程示意图如图1:

已知:浸出液的pH接近4,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+.完成下列填空.

(1)写出浸出过程中主要反应的化学方程式:______

(2)浸出过程的副反应之一是部分SO2被氧化为硫酸,致使浸出液的pH下降,这将______(“有利”、“不利”)于软锰矿浆继续吸收SO2.欲消除生成的硫酸,试剂A最好是______

a.MnCO3         b.MnO2           c.CaO            d.CaCO3

(3)操作I的目的是除去浸出液中的Fe2+,MnO2在氧化Fe2+的同时还______,使Fe3+沉淀.检验过滤后溶液中是否含有Fe3+的操作是______

(4)已知大于27℃时,MnSO4•H2O溶解度随温度上升而明显下降,则操作II的过程为:____________、洗涤、干燥.工业上为了充分利用锰元素,在流程中______可循环使用.

(5)通过煅烧MnSO4•H2O 可制得生产软磁铁氧体材料的MnxO4,图2是煅烧MnSO4•H2O时温度与剩余固体质量变化曲线.该曲线中A段所表示物质的化学式为______;MnxO4中x=______

正确答案

解:回收利用钢铁生产过程中产生的SO2,工业上采用软锰矿(主要成分MnO2)脱硫同时制取硫酸锰技术,其流程为:通入含SO2烟气进入浸出液中,软锰矿浆的主要成分是MnO2,则MnO2与SO2发生氧化还原反应,反应的化学方程式为SO2+MnO2=MnSO4,同时副反应之一是部分SO2被氧化为硫酸,因酸性条件不利于软锰矿浆继续吸收SO2,需加MnCO3,除去硫酸,同时不引入新的杂质,所以试剂A为MnCO3,因pH接近4,其中的金属离子主要是Mn2+,所以浸出过程的操作I的目的是除去浸出液中的Fe2+,MnO2在氧化Fe2+的同时还调节溶液pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3,使Fe3+沉淀,已知大于27℃时,MnSO4•H2O溶解度随温度上升而明显下降,则操作II的过程为:蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥,制得MnSO4

(1)软锰矿浆的主要成分是MnO2,通入SO2浸出液的pH接近4,其中的金属离子主要是Mn2+,则MnO2与SO2发生氧化还原反应,反应的化学方程式为SO2+MnO2=MnSO4

故答案为:SO2+MnO2=MnSO4

(2)浸出过程的副反应之一是部分SO2被氧化为硫酸,硫酸是强酸,能和软锰矿浆的主要成分是MnO2反应,不利于软锰矿浆继续吸收SO2,除去硫酸,同时不引入新的杂质,硫酸和MnCO3反应生成Mn2+和二氧化碳,能除去硫酸,同时不引入新的杂质,

故答案为:不利;a;

(3)Fe2+具有还原性,可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O,所以MnO2在氧化Fe2+的同时还调节溶液pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3,检验过滤后溶液中是否含有Fe3+的操作:加入KSCN溶液,发生络合反应,Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3溶液立即呈血红色,证明含有三价铁离子,

故答案为:调节溶液pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3;取上层清液,滴加KSCN,若溶液不显血红色,则说明Fe3+已沉淀完全;

(4)操作Ⅱ是依据流程得到硫酸锰溶液中得到溶质晶体,因大于27℃时,MnSO4•H2O溶解度随温度上升而明显下降,所以采取的措施是:蒸发浓缩、趁热过滤,操作II后剩余的母液含Mn2+,工业上为了充分利用锰元素,在流程中操作II后剩余的母液可循环使用,

故答案为:蒸发浓缩、趁热过滤;操作II后剩余的母液;

(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:=0.6mol,根据锰元素守恒,MnSO4•H2O分解时,先转变为MnSO4和H2O,质量为:0.6mol×151g/mol=90.60g,所以图2曲线中A段质量减少:101.4-90.60=10.8克为水,所以该曲线中A段所表示物质的化学式为MnSO4,根据表中的数据可知:B固体质量为45.80克,为MnxO4,根据锰元素守恒,MnxO4的物质的量为mol,则mol×(55x+16×4)g/mol=45.80g,x=3,

此时发生的反应为:3MnSO4•H2OMn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H2O,

故答案为:MnSO4;3.

解析

解:回收利用钢铁生产过程中产生的SO2,工业上采用软锰矿(主要成分MnO2)脱硫同时制取硫酸锰技术,其流程为:通入含SO2烟气进入浸出液中,软锰矿浆的主要成分是MnO2,则MnO2与SO2发生氧化还原反应,反应的化学方程式为SO2+MnO2=MnSO4,同时副反应之一是部分SO2被氧化为硫酸,因酸性条件不利于软锰矿浆继续吸收SO2,需加MnCO3,除去硫酸,同时不引入新的杂质,所以试剂A为MnCO3,因pH接近4,其中的金属离子主要是Mn2+,所以浸出过程的操作I的目的是除去浸出液中的Fe2+,MnO2在氧化Fe2+的同时还调节溶液pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3,使Fe3+沉淀,已知大于27℃时,MnSO4•H2O溶解度随温度上升而明显下降,则操作II的过程为:蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥,制得MnSO4

(1)软锰矿浆的主要成分是MnO2,通入SO2浸出液的pH接近4,其中的金属离子主要是Mn2+,则MnO2与SO2发生氧化还原反应,反应的化学方程式为SO2+MnO2=MnSO4

故答案为:SO2+MnO2=MnSO4

(2)浸出过程的副反应之一是部分SO2被氧化为硫酸,硫酸是强酸,能和软锰矿浆的主要成分是MnO2反应,不利于软锰矿浆继续吸收SO2,除去硫酸,同时不引入新的杂质,硫酸和MnCO3反应生成Mn2+和二氧化碳,能除去硫酸,同时不引入新的杂质,

故答案为:不利;a;

(3)Fe2+具有还原性,可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O,所以MnO2在氧化Fe2+的同时还调节溶液pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3,检验过滤后溶液中是否含有Fe3+的操作:加入KSCN溶液,发生络合反应,Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3溶液立即呈血红色,证明含有三价铁离子,

故答案为:调节溶液pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3;取上层清液,滴加KSCN,若溶液不显血红色,则说明Fe3+已沉淀完全;

(4)操作Ⅱ是依据流程得到硫酸锰溶液中得到溶质晶体,因大于27℃时,MnSO4•H2O溶解度随温度上升而明显下降,所以采取的措施是:蒸发浓缩、趁热过滤,操作II后剩余的母液含Mn2+,工业上为了充分利用锰元素,在流程中操作II后剩余的母液可循环使用,

故答案为:蒸发浓缩、趁热过滤;操作II后剩余的母液;

(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:=0.6mol,根据锰元素守恒,MnSO4•H2O分解时,先转变为MnSO4和H2O,质量为:0.6mol×151g/mol=90.60g,所以图2曲线中A段质量减少:101.4-90.60=10.8克为水,所以该曲线中A段所表示物质的化学式为MnSO4,根据表中的数据可知:B固体质量为45.80克,为MnxO4,根据锰元素守恒,MnxO4的物质的量为mol,则mol×(55x+16×4)g/mol=45.80g,x=3,

此时发生的反应为:3MnSO4•H2OMn3O4+SO2↑+2SO3↑+3H2O,

故答案为:MnSO4;3.

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简答题

某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂,并回收铜.探究过程如下:(注:步骤⑤中操作乙为电解)

请回答下列问题:

(1)步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污,操作甲的名称是______.该操作所需要的玻璃仪器有______

(2)步骤②中,除发生反应Fe+2HCl═FeCl2+H2↑外,其他可能反应的离子方程式为:______

(3)步骤③中通入适量氯气的目的是______,写出反应的离子方程式______

(4)溶液C的颜色是______,溶液D中可能含有的金属阳离子有______

(5)可以验证溶液B中是否含有Fe2+的一种试剂是______(填选项序号)

a.稀硫酸    b.铁    c.硫氰化钾    d.酸性高锰酸钾溶液.

正确答案

解:废铁屑经①加入热的Na2CO3溶液除油污,可得到固体A,应经过过滤操作,加入盐酸,发生Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+═3Fe2+,然后通入适量的氯气,

发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,溶液C为FeCl3,用于腐蚀印刷电路,发生Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+,操作乙可得到氯气、铜和E,应为电解操作,阳极生成氯气,阴极生成铜,最后得到氯化亚铁溶液;

(1)废铁屑经①加入热的Na2CO3溶液除油污,可得到固体A,应经过过滤操作,所需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯,故答案为:过滤;漏斗、玻璃棒、烧杯;

(2)固体A为Fe2O3和Fe的混合物,加入盐酸,发生Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+═3Fe2+,故答案为:Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+═3Fe2+

(3)通入适量的氯气,发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,所以通入适量氯气的目的是将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,故答案为:将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+;2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-; 

(4)通入适量的氯气,发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,溶液C为FeCl3,呈棕黄色,用于腐蚀印刷电路,发生Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+,则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+

故答案为:棕黄色;Fe2+、Cu2+、Fe3+

(4)Fe2+具有还原性,可用酸性高锰酸钾溶液检验,发生氧化还原反应,酸性高锰酸钾溶液褪色,故答案为:d.

解析

解:废铁屑经①加入热的Na2CO3溶液除油污,可得到固体A,应经过过滤操作,加入盐酸,发生Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+═3Fe2+,然后通入适量的氯气,

发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,溶液C为FeCl3,用于腐蚀印刷电路,发生Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+,操作乙可得到氯气、铜和E,应为电解操作,阳极生成氯气,阴极生成铜,最后得到氯化亚铁溶液;

(1)废铁屑经①加入热的Na2CO3溶液除油污,可得到固体A,应经过过滤操作,所需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯,故答案为:过滤;漏斗、玻璃棒、烧杯;

(2)固体A为Fe2O3和Fe的混合物,加入盐酸,发生Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+═3Fe2+,故答案为:Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+═3Fe2+

(3)通入适量的氯气,发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,所以通入适量氯气的目的是将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,故答案为:将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+;2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-; 

(4)通入适量的氯气,发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,溶液C为FeCl3,呈棕黄色,用于腐蚀印刷电路,发生Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+,则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+

故答案为:棕黄色;Fe2+、Cu2+、Fe3+

(4)Fe2+具有还原性,可用酸性高锰酸钾溶液检验,发生氧化还原反应,酸性高锰酸钾溶液褪色,故答案为:d.

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题型:简答题
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简答题

某工厂废液经测定得知主要含有乙醇,其中还溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯.根据各物质的性质(如下表),确定通过下列步骤回收乙醇和乙酸.

①向废液中加入烧碱溶液,调整溶液的pH=10

②将混合液放入蒸馏器中缓缓加热

③收集温度在70~85℃时的馏出物

④排出蒸馏器中的残液.冷却后向其中加浓硫酸(过量),然后再放入耐酸蒸馏器进行蒸馏,回收馏出物

请回答下列问题:

(1)加入烧碱使溶液的pH=10的目的是(用化学方程式表示)______

(2)在70~85℃时馏出物的主要成份是______

(3)在步骤④中,加入过量浓硫酸的目的是(用化学方程式表示)______

(4)当最后蒸馏的温度控制在85~125℃一段时间后,残留液中溶质的主要成份是______

正确答案

解:加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离出乙醇,残液中主要含乙酸钠溶液,冷却后向其中加浓硫酸(过量),将乙酸钠转化成乙酸,再蒸馏收集乙酸;

(1)加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离,与乙酸反应产生乙酸钠,与乙酸乙酯反应生成乙醇和乙酸钠,反应方程式为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH,

故答案为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH;

(2)根据以上分析及乙醇的沸点78℃,所以在70~85℃时馏出物的主要成份是乙醇,故答案为:乙醇;

(3)据以上分析,在步骤④中,加入过量浓硫酸的目的是将乙酸钠转化成乙酸,方程式为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH,故答案为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH;

(4)根据以上分析,乙酸的沸点117.9℃,所以残留液中溶质的主要成份是硫酸钠、硫酸,故答案为:硫酸钠、硫酸.

解析

解:加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离出乙醇,残液中主要含乙酸钠溶液,冷却后向其中加浓硫酸(过量),将乙酸钠转化成乙酸,再蒸馏收集乙酸;

(1)加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离,与乙酸反应产生乙酸钠,与乙酸乙酯反应生成乙醇和乙酸钠,反应方程式为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH,

故答案为:CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH;

(2)根据以上分析及乙醇的沸点78℃,所以在70~85℃时馏出物的主要成份是乙醇,故答案为:乙醇;

(3)据以上分析,在步骤④中,加入过量浓硫酸的目的是将乙酸钠转化成乙酸,方程式为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH,故答案为:2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH;

(4)根据以上分析,乙酸的沸点117.9℃,所以残留液中溶质的主要成份是硫酸钠、硫酸,故答案为:硫酸钠、硫酸.

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题型:简答题
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简答题

工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:

请回答下列问题:

(1)水蒸气的作用______

(2)沉淀C的化学式为______,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作______

(3)操作I、操作II、操作III都用到的玻璃仪器是有______

(4)实验室洗涤Al(OH)3沉淀应该如何操作______

(5)写出制备过程中由溶液B生成Al(OH)3的离子方程式______

(6)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环使用外,还可以循环使用的物质有______(填化学式).用此法制取铝的副产品是______(填化学式).

正确答案

解:(1)水蒸汽流作用下加入氢氧化钠处理铝土矿,能够加快氢氧化钠与氧化铝反应,

故答案为:加热加快反应;   

(2)水蒸汽流作用下加入氢氧化钠处理铝土矿,氧化铝能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠的水溶液,三氧化二铁不能与氢氧化钠发生反应,过滤,所得沉淀是不溶性的

Fe2O3,俗称铁红,除了用于金属冶炼以外,还可用作顔料,

故答案为:Fe2O3;颜料(或炼铁);

(3)实现固体和液体的分离采用过滤法,操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是过滤操作,过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯,

故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;

(4)洗涤Al(OH)3沉淀应用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没Al(OH)3沉淀,滤去洗液后,反复2~3次即可,

故答案为:用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀,滤去洗液后,反复2~3次即可;

(5)通入过量CO2; 反应的离子方程式CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,通入少量CO2; 反应的离子方程式为:2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3+CO32-

故答案为:CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3+CO32-

(6)煅烧碳酸钙得到CaO和CO2,B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸钠转化为碳酸钙需要CaO,所以CaO和CO2能循环利用,操作Ⅰ所得的Fe2O3和电解熔融Al2O3得到的O2为副产品,

故答案为:CaO和CO2;Fe2O3和O2

解析

解:(1)水蒸汽流作用下加入氢氧化钠处理铝土矿,能够加快氢氧化钠与氧化铝反应,

故答案为:加热加快反应;   

(2)水蒸汽流作用下加入氢氧化钠处理铝土矿,氧化铝能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠的水溶液,三氧化二铁不能与氢氧化钠发生反应,过滤,所得沉淀是不溶性的

Fe2O3,俗称铁红,除了用于金属冶炼以外,还可用作顔料,

故答案为:Fe2O3;颜料(或炼铁);

(3)实现固体和液体的分离采用过滤法,操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是过滤操作,过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯,

故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;

(4)洗涤Al(OH)3沉淀应用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没Al(OH)3沉淀,滤去洗液后,反复2~3次即可,

故答案为:用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀,滤去洗液后,反复2~3次即可;

(5)通入过量CO2; 反应的离子方程式CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,通入少量CO2; 反应的离子方程式为:2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3+CO32-

故答案为:CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3+CO32-

(6)煅烧碳酸钙得到CaO和CO2,B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸钠转化为碳酸钙需要CaO,所以CaO和CO2能循环利用,操作Ⅰ所得的Fe2O3和电解熔融Al2O3得到的O2为副产品,

故答案为:CaO和CO2;Fe2O3和O2

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题型:简答题
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简答题

临沂商城实验学校北临涑河中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2,为临沂创建文明城市,设计水质处理方案如下:

方案一:从废液中回收铜并得到铁红(主要成分Fe2O3),全过程不引入其他金属元素.设计实验方案如图所示:

(1)工厂废液中加入过量A反应的离子方程式为______

(2)溶液甲中的金属离子是______ (写离子符号).

(3)步骤①②③中所发生的化学反应,其中属于置换反应的是______ (填序号).

(4)写出④的化学方程式:______

方案二:制备晶体CuCl2•2H2O,已知pH=4时,Fe3+以Fe( OH)3形式完全沉淀; pH≥6.4时,Cu2+以Cu(OH)2形式完全沉淀;pH≥9.6时,Fe2+ 以Fe(OH)2形式完全沉淀.拟定实验步骤如下:

请回答下列问题:

(5)最适宜的氧化剂是______.A.K2Cr2O7   B.NaClO  C.H2O2   D.KMnO4

(6)物质Y是______

(7)求Fe(OH)3的Ksp=______

(8)为了防止水解,要得到CuCl2•2H2O应控制的一定条件是______

正确答案

解:方案一:根据实验目的,则含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液加过量的A即铁,反应的离子方程式为:Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+Cu2+=Fe2++Cu,过滤得固体甲为铜和过量的铁,再与过量的盐酸反应后过滤得到溶液乙主要是氯化亚铁;滤液甲也是氯化亚铁,所以加过量的B即氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁,再氧化转化成氢氧化铁,最后加热分解生成氧化铁;

(1)根据以上分析,工厂废液中加入过量A反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+Cu2+=Fe2++Cu,故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+Cu2+=Fe2++Cu;.

(2)根据以上分析,溶液甲是氯化亚铁,则甲中的金属离子是Fe2+,故答案为:Fe2+

(3)根据以上分析,步骤①Fe+Cu2+=Fe2++Cu,②Fe+2H+=Fe2++H2↑,③Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓中所发生的化学反应,其中属于置换反应的是①②,

故答案为:①②;

(4)④的化学方程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,故答案为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

方案二:废液加氧化剂目的将二价铁氧化成三价铁,再加入Y通过调节PH值使三价铁沉淀二价铜不沉淀而将铁离子除去,最后得到氯化铜溶液在氯化氢氛围中加热蒸干得到氯化铜晶体.

(5)根据以上分析,氧化剂只用于氧化二价铁,而且不能引入新的杂质,所以最后选双氧水,故选:C;

(6)根据以上分析,物质Y是调节PH值使三价铁沉淀二价铜不沉淀而将铁离子除去,也不能引入新的杂质,所以只能加入含铜的与氢离子反应的物质,故答案为:CuO或Cu(OH)2或CuCO3或碱式碳酸铜;

(7)根据Fe(OH)3的Ksp=C(Fe3+)C(OH-3=1×10-5×(10-103=10-35mol4•L-4,故答案为:10-35mol4•L-4;  

(8)因为加热氯化铜溶液,氯化铜水解生成易挥发的氯化氢,所以为了防止水解,要得到CuCl2•2H2O应控制的一定条件是在氯化氢氛围中加热蒸干,故答案为:在氯化氢氛围中加热蒸干.

解析

解:方案一:根据实验目的,则含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液加过量的A即铁,反应的离子方程式为:Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+Cu2+=Fe2++Cu,过滤得固体甲为铜和过量的铁,再与过量的盐酸反应后过滤得到溶液乙主要是氯化亚铁;滤液甲也是氯化亚铁,所以加过量的B即氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁,再氧化转化成氢氧化铁,最后加热分解生成氧化铁;

(1)根据以上分析,工厂废液中加入过量A反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+Cu2+=Fe2++Cu,故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+Cu2+=Fe2++Cu;.

(2)根据以上分析,溶液甲是氯化亚铁,则甲中的金属离子是Fe2+,故答案为:Fe2+

(3)根据以上分析,步骤①Fe+Cu2+=Fe2++Cu,②Fe+2H+=Fe2++H2↑,③Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓中所发生的化学反应,其中属于置换反应的是①②,

故答案为:①②;

(4)④的化学方程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,故答案为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

方案二:废液加氧化剂目的将二价铁氧化成三价铁,再加入Y通过调节PH值使三价铁沉淀二价铜不沉淀而将铁离子除去,最后得到氯化铜溶液在氯化氢氛围中加热蒸干得到氯化铜晶体.

(5)根据以上分析,氧化剂只用于氧化二价铁,而且不能引入新的杂质,所以最后选双氧水,故选:C;

(6)根据以上分析,物质Y是调节PH值使三价铁沉淀二价铜不沉淀而将铁离子除去,也不能引入新的杂质,所以只能加入含铜的与氢离子反应的物质,故答案为:CuO或Cu(OH)2或CuCO3或碱式碳酸铜;

(7)根据Fe(OH)3的Ksp=C(Fe3+)C(OH-3=1×10-5×(10-103=10-35mol4•L-4,故答案为:10-35mol4•L-4;  

(8)因为加热氯化铜溶液,氯化铜水解生成易挥发的氯化氢,所以为了防止水解,要得到CuCl2•2H2O应控制的一定条件是在氯化氢氛围中加热蒸干,故答案为:在氯化氢氛围中加热蒸干.

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简答题

下列说法正确的是______(填序号).

①用分液漏斗分离环己烷和水的混合液体

②水的沸点是100℃,酒精的沸点是78.5℃,用直接蒸馏法能使含水酒精变为无水酒精

③苯、溴水和铁粉混合反应来制取溴苯

④用稀溴水滴入苯酚溶液中制备2,4,6-三溴苯酚

⑤配制银氨溶液时,将稀氨水慢慢滴加到稀硝酸银溶液中,产生白色沉淀后继续滴加到沉淀刚好溶解为止

⑥不慎把苯酚溶液沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤

⑦实验室使用体积比为1:3的浓硫酸与乙醇的混合溶液制乙烯时,为防加热时反应混合液出现暴沸现象,除了要加沸石外,还应注意缓慢加热让温度慢慢升至170℃

正确答案

解:①环己烷和水是互不相溶的两层液体,可以用分液漏斗实现二者的分离,故①正确;

②因为酒精达到一定浓度就会与水“共沸”,酒精不会先蒸发,可以向酒精中加入生石灰再蒸馏,故②错误;

③应该是苯、纯液溴和铁粉混合反应来制取溴苯,不能用溴水,故③错误;

④浓溴水滴入苯酚溶液中可以生成2,4,6-三溴苯酚,不能用稀溴水,故④错误;

⑤向硝酸银中滴加氨水,等到白色沉淀恰好溶解时,可以获得银氨溶液,故⑤正确;

⑥苯酚不溶于水,当苯酚溶液沾到皮肤上,应用酒精擦洗,故⑥正确;

⑦实验室中用体积比为3:1的浓硫酸与乙醇的混合溶液制乙烯,为防止副反应的发生,温度要迅速升至170℃,故⑦错误.

故选①⑤⑥.

解析

解:①环己烷和水是互不相溶的两层液体,可以用分液漏斗实现二者的分离,故①正确;

②因为酒精达到一定浓度就会与水“共沸”,酒精不会先蒸发,可以向酒精中加入生石灰再蒸馏,故②错误;

③应该是苯、纯液溴和铁粉混合反应来制取溴苯,不能用溴水,故③错误;

④浓溴水滴入苯酚溶液中可以生成2,4,6-三溴苯酚,不能用稀溴水,故④错误;

⑤向硝酸银中滴加氨水,等到白色沉淀恰好溶解时,可以获得银氨溶液,故⑤正确;

⑥苯酚不溶于水,当苯酚溶液沾到皮肤上,应用酒精擦洗,故⑥正确;

⑦实验室中用体积比为3:1的浓硫酸与乙醇的混合溶液制乙烯,为防止副反应的发生,温度要迅速升至170℃,故⑦错误.

故选①⑤⑥.

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简答题

[化学一化学与技术模块]某电镀铜厂有两种废水需要处理,一种废水中含有CN-离子,另一种废水中含有离子.该厂拟定如下图所示的废水处理流程.

回答以下问题:

(1)上述处理废水的流程中主要使用的方法是______

(2)②中使用的NaClO溶液呈碱性,用离子方程式解释原因______

(3)②中反应后无气体放出,该反应的离子方程式为______

(4)③中反应时,每0.4mol 转移2.4mol的电子,该反应的离子方程式为.______

(5)取少量待检水样于试管中,先加入NaOH溶液,观察到有蓝色沉淀生成,继续加入NaOH溶液,直到不再产生蓝色沉淀为止,再加入Na2S溶液,有黑色沉淀生成,且蓝色沉淀逐渐减少.请解释其原因.______

(6)工业制烧碱的一种方法是先制得纯碱,而我国著名化学家侯德榜为此做出了巨大贡献,其原理为(用化学方程式表示),简述先通足量氨气后通入CO2的理由.______

正确答案

解:含有CN-离子的废水中加入次氯酸钠溶液会发生氧化还原反应:CN-+ClO-═CNO-+Cl-,得到含有CNO-、Cl-的溶液,含有Cr2O72-的废水中加入还原剂硫代硫酸钠,会发生氧化还原反应:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O,继续处理得到待检水样.

(1)由图可知,将废水中的离子实现上述转化时,利用了氧化还原反应,则主要使用的方法为氧化还原法,故答案为:氧化还原法;

(2)NaClO溶液呈碱性,是因次氯酸根离子水解生成氢氧根离子导致的,则离子反应为ClO-+H2OHClO+OH-,故答案为:ClO-+H2OHClO+OH-;  

(3)碱性条件下,CN-离子与NaClO发生氧化还原反应,无气体放出,则生成CNO-、Cl-离子,离子反应为CN-+ClO-═CNO-+Cl-,故答案为:CN-+ClO-═CNO-+Cl-

(4)每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子,设还原后Cr元素的化合价为x,则0.4mol×2×(6-x)=2.4mol,解得x=+3,则离子反应为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O,

故答案为:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O;

(5)因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,CuS比Cu(OH)2更难溶,则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化,故答案为:待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).

(6)侯氏制碱法:向饱和的氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳,可以得到溶解度较小的碳酸氢钠,加热碳酸氢钠可得到碳酸钠,NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2;由于二氧化碳在水中的溶解度较小,氨气极易溶于水,所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳,否则就不能生成大量HCO3-

故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2;只有先通入足量氨气使溶液呈碱性后才能吸收大量CO2,否则就不能生成大量HCO3-

解析

解:含有CN-离子的废水中加入次氯酸钠溶液会发生氧化还原反应:CN-+ClO-═CNO-+Cl-,得到含有CNO-、Cl-的溶液,含有Cr2O72-的废水中加入还原剂硫代硫酸钠,会发生氧化还原反应:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O,继续处理得到待检水样.

(1)由图可知,将废水中的离子实现上述转化时,利用了氧化还原反应,则主要使用的方法为氧化还原法,故答案为:氧化还原法;

(2)NaClO溶液呈碱性,是因次氯酸根离子水解生成氢氧根离子导致的,则离子反应为ClO-+H2OHClO+OH-,故答案为:ClO-+H2OHClO+OH-;  

(3)碱性条件下,CN-离子与NaClO发生氧化还原反应,无气体放出,则生成CNO-、Cl-离子,离子反应为CN-+ClO-═CNO-+Cl-,故答案为:CN-+ClO-═CNO-+Cl-

(4)每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子,设还原后Cr元素的化合价为x,则0.4mol×2×(6-x)=2.4mol,解得x=+3,则离子反应为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O,

故答案为:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O;

(5)因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,CuS比Cu(OH)2更难溶,则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化,故答案为:待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).

(6)侯氏制碱法:向饱和的氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳,可以得到溶解度较小的碳酸氢钠,加热碳酸氢钠可得到碳酸钠,NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2;由于二氧化碳在水中的溶解度较小,氨气极易溶于水,所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳,否则就不能生成大量HCO3-

故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2;只有先通入足量氨气使溶液呈碱性后才能吸收大量CO2,否则就不能生成大量HCO3-

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(2013秋•启东市校级月考)工业上常回收冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),并用来生产Zn(NO32•6H2O晶体,其工艺流程为:

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:

(1)在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取的措施是______

(2)在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为______,便于调节溶液的pH使铁元素转化为氢氧化物沉淀除去.为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为____________.检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是静置片刻,取少量上层清液,滴加______溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全.

(3)加入Zn粉的作用是除去溶液中的______

正确答案

解:生产Zn(NO32•6H2O晶体,其工艺流程为:冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),加入硝酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn2+、Fe3+、Fe2+(少量)、Cu2+、Al3+,在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将未被氧化的Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀,过滤后滤液中加入锌除去铜离子,过滤得到硫酸锌溶液,加热蒸发,浓缩结晶,过滤洗涤得到ZnSO4•6H2O晶体;

(1)因适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等)可提高锌的浸出速率,所以在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取上述措施,

故答案为:适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等);

(2))“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,则加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为Fe3+;由表格中的数据可知,氢氧化锌开始沉淀的pH为5.4,氢氧化铝完全沉淀的pH为5.2,则为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为5.2~5.4,又铁离子与KSCN反应出现血红色,则静置片刻,取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全,

故答案为:Fe3+;5.2;5.4;KSCN;

(3)根据金属活动顺序表可知,锌比铜活泼,由流程图及离子沉淀的pH,则加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu2+,除杂后的溶液加热浓缩后、冷却结晶得到晶体,

故答案为:Cu2+

解析

解:生产Zn(NO32•6H2O晶体,其工艺流程为:冶炼锌废渣中的锌(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质),加入硝酸通入空气酸浸过滤后得到滤液含有Zn2+、Fe3+、Fe2+(少量)、Cu2+、Al3+,在“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,目的是将未被氧化的Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液PH使铁离子、铝离子全部沉淀,过滤后滤液中加入锌除去铜离子,过滤得到硫酸锌溶液,加热蒸发,浓缩结晶,过滤洗涤得到ZnSO4•6H2O晶体;

(1)因适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等)可提高锌的浸出速率,所以在“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出速率,除通入空气“搅拌”外,还可采取上述措施,

故答案为:适当升高反应温度(或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等);

(2))“除杂I”步骤中,需再加入适量H2O2溶液,H2O2与Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,则加入适量H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为Fe3+;由表格中的数据可知,氢氧化锌开始沉淀的pH为5.4,氢氧化铝完全沉淀的pH为5.2,则为使Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全,而Zn(OH)2不沉淀,应控制溶液的pH范围为5.2~5.4,又铁离子与KSCN反应出现血红色,则静置片刻,取少量上层清液,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,表明Fe3+沉淀完全,

故答案为:Fe3+;5.2;5.4;KSCN;

(3)根据金属活动顺序表可知,锌比铜活泼,由流程图及离子沉淀的pH,则加入Zn粉的作用除去溶液中的Cu2+,除杂后的溶液加热浓缩后、冷却结晶得到晶体,

故答案为:Cu2+

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简答题

(2013秋•启东市校级月考)为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下左图实验方案,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体. 

请回答:

(1)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是______,该操作中除用到烧杯和玻璃棒外,还必须用到的玻璃仪器有______

(2)溶液A中的离子主要有Na+、OH-______;试剂X是______

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如上右图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是(用离子方程式表示)______;为了避免固体C减少,改进的措施是在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和______溶液的洗气瓶.

(4)从溶液E中获得绿矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)______、冷却结晶、过滤洗涤.

正确答案

解:金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铝可与氢氧化钠反应,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体流程为:合金与氢氧化钠反应,发生2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,所得滤液A为NaAlO2溶液,经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,反应可生成氢氧化铝固体C,生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl3,得到的AlCl3较纯净;溶液D为碳酸氢钠溶液;

滤渣B为Fe和Cu的化合物,加入足量稀硫酸,得到的滤液E为FeSO4,经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾,滤渣F为Cu,可用于制备胆矾;铜不能和稀硫酸反应,但是当加热并通入空气之后,铜和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,即2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,不会产生污染大气的气体,可制得胆矾.

(1)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,金属铝和氢氧化钠反应,金属铝溶解其中生成偏铝酸钠溶液,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,将它们分离用过滤;步骤Ⅰ过滤得到的滤液A成分为偏铝酸钠,步骤Ⅱ中向偏铝酸钠中通入足量的二氧化碳,会得到纯净的氢氧化铝沉淀,溶液中的溶质为碳酸氢钠,将它们分离用过滤;步骤Ⅲ中金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应而金属铜不反应将它们分离用过滤,过滤操作时,所用到的玻璃仪器主要有烧杯、漏斗、玻璃棒,

故答案为:过滤;漏斗;      

(2)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,因铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,所以溶液A中的离子主要有AlO2-、Na+、OH-;本实验的目的是用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应生成硫酸亚铁而金属铜不反应,可以实现三种金属的分离,所以试剂X是稀硫酸,

故答案为:AlO2-;稀硫酸;

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝,发生的反应为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置,二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体,所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,除去二氧化碳中的氯化氢,

故答案为:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;NaHCO3;      

(4)因为硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而增大,所以将混合液来制备绿矾时应先将溶液加热浓缩、然后冷却结晶,即可得到绿矾,故答案为:蒸发浓缩.

解析

解:金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铝可与氢氧化钠反应,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体流程为:合金与氢氧化钠反应,发生2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,所得滤液A为NaAlO2溶液,经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,反应可生成氢氧化铝固体C,生成的氢氧化铝再和盐酸反应生成AlCl3,得到的AlCl3较纯净;溶液D为碳酸氢钠溶液;

滤渣B为Fe和Cu的化合物,加入足量稀硫酸,得到的滤液E为FeSO4,经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾,滤渣F为Cu,可用于制备胆矾;铜不能和稀硫酸反应,但是当加热并通入空气之后,铜和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,即2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,不会产生污染大气的气体,可制得胆矾.

(1)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,金属铝和氢氧化钠反应,金属铝溶解其中生成偏铝酸钠溶液,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,将它们分离用过滤;步骤Ⅰ过滤得到的滤液A成分为偏铝酸钠,步骤Ⅱ中向偏铝酸钠中通入足量的二氧化碳,会得到纯净的氢氧化铝沉淀,溶液中的溶质为碳酸氢钠,将它们分离用过滤;步骤Ⅲ中金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应而金属铜不反应将它们分离用过滤,过滤操作时,所用到的玻璃仪器主要有烧杯、漏斗、玻璃棒,

故答案为:过滤;漏斗;      

(2)步骤Ⅰ加过量的氢氧化钠,因铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,所以溶液A中的离子主要有AlO2-、Na+、OH-;本实验的目的是用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4•7H2O)和胆矾晶体,金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,铁和硫酸反应生成硫酸亚铁而金属铜不反应,可以实现三种金属的分离,所以试剂X是稀硫酸,

故答案为:AlO2-;稀硫酸;

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝,发生的反应为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置,二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体,所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,除去二氧化碳中的氯化氢,

故答案为:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;NaHCO3;      

(4)因为硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而增大,所以将混合液来制备绿矾时应先将溶液加热浓缩、然后冷却结晶,即可得到绿矾,故答案为:蒸发浓缩.

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