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简答题

对于0.5mol/L Fe2(SO43和0.5mol/L CuSO4的混合溶液100mL,可用下列两种方法进行分离、提纯和转化.

方法1、用下图所示的流程进行分离,同时获得硫酸亚铁晶体和铜粉.

请回答:

(1)由滤液制取FeSO4•7H2O晶体要经过____________、过滤、洗涤等步骤,要想加快过滤的速度可以通过抽滤的方法,则抽滤要用到的主要仪器是______

(2)用100mL的混合液制取FeSO4•7H2O晶体,制得的晶体质量至少______g.

方法2、用纸层析方法进行分离,实验步骤如下:

①点样:如右图所示,在滤纸条末端约2cm处用铅笔画一个小圆点作为原点.

在原点处滴一滴Fe2(SO43和CuSO4的混合溶液.晾干后再滴,重复3次,要求留下斑点的直径小于0.5cm.将滤纸条用大头针固定在橡胶塞下面.

②展开:在大试管中加入9mL丙酮和1mL 3mol•L-1硫酸,混合均匀.把滤纸末端浸入溶剂中约0.5cm,注意不要让试样点接触展开剂.塞紧橡胶塞,将大试管垂直静置.

③显色:待溶剂扩散到滤纸上端时,取下滤纸,放在盛有浓氨水的试剂瓶瓶口上方,用氨气熏.请回答:

(3)硫酸的作用是______;在层析操作时,不让滤纸上的试样点接触展开剂的原因是______

(4)氨熏后红棕色出现在滤纸上端,其原因是______,由______可判断分离的效果.

正确答案

解:(1)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,将析出的固体洗涤、干燥,即可得到绿矾,抽滤装置不同于普通过滤装置,由减压系统(真空泵),吸滤瓶和布氏漏斗等组成,

故答案为:加热蒸发;冷却结晶;布氏漏斗、吸滤瓶; 

(2)因为Fe+Fe2(SO43=3FeSO4,Fe+CuSO4═Cu+FeSO4;,所以加过量铁后,溶液中溶质是硫酸亚铁,硫酸根最终都变成硫酸亚铁,根据硫酸根守恒,0.5mol/L Fe2(SO43和0.5mol/L CuSO4的混合溶液100mL,n(FeSO4)=n(SO42-)=0.1L×0.5mol/L×3+0.1L×0.5mol/L=0.2mol,n(FeSO4•7H2O)=n(FeSO4)=0.2mol,所以m(FeSO4•7H2O)=0.2mol×278g/mol=55.6g,

故答案为:55.6;

(3)Fe3+发生水解反应:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,Cu2+发生水解反应:Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入硫酸,可抑制Cu2+和Fe3+的水解;纸上层析中要求流动相溶剂对分离物质应有适当的溶解度,由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同,所以纸上层析法是利用试样中各种离子随展开剂在滤纸上展开的速率不同而形成不同位置的色斑,如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败,

故答案为:抑制Cu2+和Fe3+的水解;如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败;

(4)该题的展开剂为9mL丙酮和1mL 3mol•L-1硫酸,Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快,所以因氨熏后红棕色出现在滤纸上端;纸上层析法由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同而形成不同位置的色斑,所以色斑的形成和距离可判断分离的效果,

故答案为:Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快;色斑的形成和距离.

解析

解:(1)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,将析出的固体洗涤、干燥,即可得到绿矾,抽滤装置不同于普通过滤装置,由减压系统(真空泵),吸滤瓶和布氏漏斗等组成,

故答案为:加热蒸发;冷却结晶;布氏漏斗、吸滤瓶; 

(2)因为Fe+Fe2(SO43=3FeSO4,Fe+CuSO4═Cu+FeSO4;,所以加过量铁后,溶液中溶质是硫酸亚铁,硫酸根最终都变成硫酸亚铁,根据硫酸根守恒,0.5mol/L Fe2(SO43和0.5mol/L CuSO4的混合溶液100mL,n(FeSO4)=n(SO42-)=0.1L×0.5mol/L×3+0.1L×0.5mol/L=0.2mol,n(FeSO4•7H2O)=n(FeSO4)=0.2mol,所以m(FeSO4•7H2O)=0.2mol×278g/mol=55.6g,

故答案为:55.6;

(3)Fe3+发生水解反应:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,Cu2+发生水解反应:Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+,加入硫酸,可抑制Cu2+和Fe3+的水解;纸上层析中要求流动相溶剂对分离物质应有适当的溶解度,由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同,所以纸上层析法是利用试样中各种离子随展开剂在滤纸上展开的速率不同而形成不同位置的色斑,如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败,

故答案为:抑制Cu2+和Fe3+的水解;如果试样接触展开剂,样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂,导致实验失败;

(4)该题的展开剂为9mL丙酮和1mL 3mol•L-1硫酸,Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快,所以因氨熏后红棕色出现在滤纸上端;纸上层析法由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同而形成不同位置的色斑,所以色斑的形成和距离可判断分离的效果,

故答案为:Fe3+更易溶于丙酮,展开的速度快;色斑的形成和距离.

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银、铜均属于重金属,从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示:

(1)熔炼时被氧化的元素是______,酸浸时反应的离子方程式为______.为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率,酸浸前应对渣料进行处理,其处理方法是______

(2)操作a是______,固体B转化为CuAlO2的过程中,存在如下反应,请填写空白处:______CuO+______Al2O3______+______↑.

(3)若残渣A中含有n mol Ag,将该残渣全部与足量的稀HNO3置于某容器中进行反应,写出反应的化学方程式______.为彻底消除污染,可将反应中产生的气体与V L(标准状况)空气混合通入水中,则V至少为______L(设空气中氧气的体积分数为0.2).

(4)已知2Cu+  Cu+Cu2+,试分析CuAlO2分别与足量盐酸、稀硝酸混合后,产生现象的异同点______

(5)假设粗银中的杂质只有少量的铜,利用电化学方法对其进行精炼,则粗银应与电源的______极相连,当两个电极上质量变化值相差30.4g时,则两个电极上银质量的变化值相差______g.

正确答案

解:由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸),滤渣A为Ag;向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠,得到氢氧化铝、氢氧化铜,灼烧中会得到CuO、Al2O3,二者反应得到CuAlO2

(1)由上述分析可知,空气中熔炼时Cu被氧化;用硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应生成硫酸铜与水,反应离子方程式为:CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎,增大接触面积,加快反应速率;

故答案为:Cu;CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎;

(2)操作a是分离互不相溶的液体与固体,应是过滤;由上述分析可知,CuO、Al2O3反应得到CuAlO2,由电荷守恒可知,O元素化合价升高,有氧气生成,反应前Cu为+2价,反应后为+1,化合价降低1,反应前氧为-2价,反应后为0,化合价升高2,两者的最小公倍数是2,再根据原子守恒得:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑,

故答案为:过滤;4; 2; 4CuAlO2;O2

(3)Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、NO与水,反应方程式为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;反应生成的NO、氧气与水反应又得到硝酸,纵观整个过程,Ag失去电子等于氧气获得电子,故消耗氧气物质的量为=0.25n mol,标况下需要氧气的体积为0.25n mol×22.4L/mol=5.6n L,需要空气的体积为5.6n L÷20%=28n L,

故答案为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;28n;

(4)CuAlO2分别与足量盐酸反应得到Cu、氯化铜、氯化铝,现象为得到蓝色溶液、有红色固体生成;硝酸具有强氧化性,过量的硝酸与CuAlO2反应得到硝酸铜、硝酸铝、NO,溶液变蓝色,相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生,

故答案为:相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生;

(5)电解精炼时,粗银作阳极、纯银作阴极,阳极上Ag、Cu都失电子生成金属阳离子,阴极上只有银离子得电子生成Ag,两个电极上质量变化值相差30.4g为Cu放电析出的Ag与Cu的质量之差,设Cu为xmol,根据电子转移守恒,则Cu放电形成Ag为2x mol,故2x×108-64x=30.4,解得x=0.2,两个电极上银质量的变化值之差为Cu放电生成Ag的质量,故为0.2mol×2×108g/mol=43.2g,

故答案为:正;43.2g.

解析

解:由工艺流程图可知,废料在空气中熔炼时,Cu被氧化,滤渣中含有CuO及少量Ag,向滤渣中加入硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应,过滤得到硫酸铜溶液(含有硫酸),滤渣A为Ag;向滤液中加入硫酸铝、氢氧化钠,得到氢氧化铝、氢氧化铜,灼烧中会得到CuO、Al2O3,二者反应得到CuAlO2

(1)由上述分析可知,空气中熔炼时Cu被氧化;用硫酸进行酸浸,CuO与硫酸反应生成硫酸铜与水,反应离子方程式为:CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎,增大接触面积,加快反应速率;

故答案为:Cu;CuO+2H+=Cu2++H2O;将渣料粉碎;

(2)操作a是分离互不相溶的液体与固体,应是过滤;由上述分析可知,CuO、Al2O3反应得到CuAlO2,由电荷守恒可知,O元素化合价升高,有氧气生成,反应前Cu为+2价,反应后为+1,化合价降低1,反应前氧为-2价,反应后为0,化合价升高2,两者的最小公倍数是2,再根据原子守恒得:4CuO+2Al2O3=4CuAlO2+O2↑,

故答案为:过滤;4; 2; 4CuAlO2;O2

(3)Ag与稀硝酸反应生成硝酸银、NO与水,反应方程式为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;反应生成的NO、氧气与水反应又得到硝酸,纵观整个过程,Ag失去电子等于氧气获得电子,故消耗氧气物质的量为=0.25n mol,标况下需要氧气的体积为0.25n mol×22.4L/mol=5.6n L,需要空气的体积为5.6n L÷20%=28n L,

故答案为:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O;28n;

(4)CuAlO2分别与足量盐酸反应得到Cu、氯化铜、氯化铝,现象为得到蓝色溶液、有红色固体生成;硝酸具有强氧化性,过量的硝酸与CuAlO2反应得到硝酸铜、硝酸铝、NO,溶液变蓝色,相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生,

故答案为:相同点是均得到蓝色溶液;不同点是与盐酸混合有红色固体出现,而与硝酸混合没有固体出现,但有气泡产生;

(5)电解精炼时,粗银作阳极、纯银作阴极,阳极上Ag、Cu都失电子生成金属阳离子,阴极上只有银离子得电子生成Ag,两个电极上质量变化值相差30.4g为Cu放电析出的Ag与Cu的质量之差,设Cu为xmol,根据电子转移守恒,则Cu放电形成Ag为2x mol,故2x×108-64x=30.4,解得x=0.2,两个电极上银质量的变化值之差为Cu放电生成Ag的质量,故为0.2mol×2×108g/mol=43.2g,

故答案为:正;43.2g.

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简答题

硼酸(H3BO3)是一种一元弱酸,微溶于水,回答下列问题.

(1)H3BO3本身不能电离,只能通过结合来自水中的OH-而释放出H+,试写出H3BO3溶液的电离方程式______,该物质的电离方式和中学另一种常见物质的电离相似,该物质是(写化学式)______

(2)硼砂(Na2B4O710H2O)是硼酸的一种重要钠盐,工业上可利用碳碱法制取,以下是某化工集团利用合成氨脱碳尾气生产硼砂及其它化工产品的流程图.

回答下列问题:

①合成氨常用CH4与水蒸气反应,制取H2的同时获得脱碳尾气(上述流程图中的某物质),所发生的化学方程式为______

②轻质碳酸镁的组成可表示为xMgCO3.yMg(OH)2.zH2O,某小组为测定其成份,准确称取2.33g样品,充分加热后称得剩余物质质量为1.00g,所得气体经浓硫酸吸收,浓硫酸增重0.45g,则该轻质碳酸镁的化学式为:______

③结合②中的结论,推测该工厂生产硼砂溶液的化学方程式为:______

④a处的操作为:______

⑤该工艺可实现多种产品的联产,其中属于联产产品的是______

a.轻质碳酸镁   b.轻质氧化镁   c.液态二氧化碳   d.纯碱.

正确答案

解:(1)硼酸与水作用时,与水电离产生的OH-结合,生成[B(OH)4]-,离子方程式为:B(OH)3+H2O⇌H++[B(OH)4]-;该物质的电离方式与NH3或Al(OH)3 与水的电离类似,Al(OH)3+H2O⇌[Al(OH)4]-+H+

故答案为:H3BO3+H2O⇌[B(OH)4]-+H+;NH3或Al(OH)3

(2)①甲烷与水反应生成氢气和二氧化碳,方程式为CH4+2H2OCO2+4H2,故答案为:CH4+2H2OCO2+4H2

②所得气体经浓硫酸吸收,浓硫酸增重0.45g,说明生成的水为0.45g,CO2为:2.33g-1g-0.45g=0.88g;根据反应:

xMgCO3.yMg(OH)2.zH2O=(x+y)MgO+xCO2↑+(y+z)H2O

                          40(x+y) 44x    18(y+z)

                           1g     0.88g     0.45g,

解之得x=4,y=1,z=4;

故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O;

③根据题意,Mg2B2O5、Na2CO3、CO2与H2O反应生成硼砂和轻质碳酸镁,方程式为10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;

故答案为:10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;

④由硼砂溶液制取硼砂晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶;故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;

⑤由流程图可知,轻质碳酸镁、轻质氧化镁、态二氧化碳都是产品,属于联产产品;纯碱是反应物之一,不是产品,故答案为:abc.

解析

解:(1)硼酸与水作用时,与水电离产生的OH-结合,生成[B(OH)4]-,离子方程式为:B(OH)3+H2O⇌H++[B(OH)4]-;该物质的电离方式与NH3或Al(OH)3 与水的电离类似,Al(OH)3+H2O⇌[Al(OH)4]-+H+

故答案为:H3BO3+H2O⇌[B(OH)4]-+H+;NH3或Al(OH)3

(2)①甲烷与水反应生成氢气和二氧化碳,方程式为CH4+2H2OCO2+4H2,故答案为:CH4+2H2OCO2+4H2

②所得气体经浓硫酸吸收,浓硫酸增重0.45g,说明生成的水为0.45g,CO2为:2.33g-1g-0.45g=0.88g;根据反应:

xMgCO3.yMg(OH)2.zH2O=(x+y)MgO+xCO2↑+(y+z)H2O

                          40(x+y) 44x    18(y+z)

                           1g     0.88g     0.45g,

解之得x=4,y=1,z=4;

故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O;

③根据题意,Mg2B2O5、Na2CO3、CO2与H2O反应生成硼砂和轻质碳酸镁,方程式为10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;

故答案为:10Mg2B2O5+5Na2CO3+11CO2+20H2O=5Na2B4O7+4[4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O]↓;

④由硼砂溶液制取硼砂晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶;故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;

⑤由流程图可知,轻质碳酸镁、轻质氧化镁、态二氧化碳都是产品,属于联产产品;纯碱是反应物之一,不是产品,故答案为:abc.

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简答题

亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌.图1制取亚氯酸钠的工艺流程:

已知:①ClO2气体只能保持在浓度较低状态下以防止爆炸性分解,且需现合成现用.②ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在.

(1)在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后,生成氢气和NaClO3,请写出阳极的电极反应方程式______

(2)反应生成ClO2气体需要X酸酸化,X酸可以为______

A.盐酸    B.稀硫酸    C.硝酸    D.H2C2O4溶液

(3)吸收塔内的温度不能过高的原因为______

(4)ClO2被S2+反应的离子方程式:______

(5)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体,其离子反应方程为______;处理100m3这种污水,至少需要ClO2______ mol.

正确答案

解:(1)电解池中阳极失去电子,所以溶液中的氯离子在阳极失去电子,因此反应的电极反应式是Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O,故答案为:Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O.

(2)由于ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,所以只能在酸性环境中存在.由于在酸性条件下,氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应,所以X应该是硫酸,故答选:B.

(3)H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解,吸收塔的温度不能过高,其目的是防止H2O2分解,故答案为:防止H2O2分解.

(4)根据图象可知,pH≤2时ClO2被还原为Cl-,所以该反应的离子方程式是2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O,故答案为:2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O.

(5)ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气,所以离子方程式为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;根据方程式1molCN-离子消耗1mol二氧化氯,所以处理100m3这种污水,至少需要ClO2=,故答案为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;

解析

解:(1)电解池中阳极失去电子,所以溶液中的氯离子在阳极失去电子,因此反应的电极反应式是Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O,故答案为:Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O.

(2)由于ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,所以只能在酸性环境中存在.由于在酸性条件下,氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应,所以X应该是硫酸,故答选:B.

(3)H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解,吸收塔的温度不能过高,其目的是防止H2O2分解,故答案为:防止H2O2分解.

(4)根据图象可知,pH≤2时ClO2被还原为Cl-,所以该反应的离子方程式是2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O,故答案为:2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O.

(5)ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气,所以离子方程式为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;根据方程式1molCN-离子消耗1mol二氧化氯,所以处理100m3这种污水,至少需要ClO2=,故答案为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;

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简答题

某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质.实验室中以该矿样为原料制备CuCl2•2H2O晶体,流程如下:

(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19g•mL-1)的盐酸配制500mL 6mol•L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有____________

(2)①若在实验室中完成系列操作a.则下列实验操作中,不需要的是______  (填下列各项中序号).

②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-⇌CuCl42-(黄色)+4H2O.

欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是______ (填下列各项中序号).        a.FeCl3固体     b.CuCl2固体     c.蒸馏水

(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示.

①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO•CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为下列四阶段:

CuSCu2SCuO•CuSO4CuSO4CuO

第①步转化主要在200~300°C范围内进行,该步转化的化学方程式为______

②300~400°C范围内,固体质量明显增加的原因是______,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是______(填下列各项中序号).

a.一阶段    b、二阶段    c、三阶段  d、四阶段

③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物.

a.装置组装完成后,应立即进行气密性检查,请写出检查A-D装置气密性的操作______

b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物.你认为装置D中原来盛有的溶液为______ 溶液.

c.若原CuS矿样的质量为l0.0g(含加热不反应的杂质),在实验过程中,保持温度在760°C左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4g,则原矿样中CuS的质量分数为______

正确答案

解:(1)配制500mL 6mol•L-1的盐酸需要的仪器有:量筒、烧杯、500mL容量瓶、玻璃棒外、胶头滴管,使用还缺少:胶头滴管、500mL容量瓶,

故答案为:胶头滴管;500mL容量瓶;

(2)①操作a实验的目的是从氯化铜溶液中得到CuCl2•2H2O,需要的操作方法按照操作顺序依次是:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,所以需要的装置为a、b,不需要的为c和d,

故答案为:cd;

②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-═CuCl42-(黄色)+4H2O,欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,则需要改变条件,看是否有平衡移动,因此实验中进入水后溶液蓝色加深,即可证明存在平衡;不能加入氯化铁固体或氯化铜固体,原因是铁离子和铁离子本身有颜色,实验c正确,

故答案为:c;

(3)①根据CuS矿样在焙烧过程中转化顺序可知,第①步反应为氯化铜转化成硫化亚铜,反应的化学方程式为:2CuS+O2Cu2S+SO2

故答案为:2CuS+O2Cu2S+SO2

②根据图象曲线变化可知,300~400℃范围内固体有硫化亚铜转化为硫酸铜,所以固体质量明显增加;当固体质量最大时,固体的主要成分为硫酸铜,所以CuSO4固体能稳定存在的阶段为第三阶段,

故答案为:Cu2S转化为CuSO4;c;

③a.关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,

故答案为:关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,则气密性好;

b.第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物,二氧化硫与氧气能够与氯化钡溶液反应生成难溶物硫酸钡,所以装置D可以使用氯化钡溶液检验二氧化硫和氧气,

故答案为:氯化钡;

c.若原CuS矿样的质量为10.0g,在实验过程中,保持温度在760℃左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4g,最后得到的固体为氧化铜,氧化铜的物质的量为:=0.1mol,根据铜元素守恒,硫化铜的物质的量为0.1mol,

所以硫化铜的质量分数为:×100%=96%,

故答案为:96%.

解析

解:(1)配制500mL 6mol•L-1的盐酸需要的仪器有:量筒、烧杯、500mL容量瓶、玻璃棒外、胶头滴管,使用还缺少:胶头滴管、500mL容量瓶,

故答案为:胶头滴管;500mL容量瓶;

(2)①操作a实验的目的是从氯化铜溶液中得到CuCl2•2H2O,需要的操作方法按照操作顺序依次是:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,所以需要的装置为a、b,不需要的为c和d,

故答案为:cd;

②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-═CuCl42-(黄色)+4H2O,欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,则需要改变条件,看是否有平衡移动,因此实验中进入水后溶液蓝色加深,即可证明存在平衡;不能加入氯化铁固体或氯化铜固体,原因是铁离子和铁离子本身有颜色,实验c正确,

故答案为:c;

(3)①根据CuS矿样在焙烧过程中转化顺序可知,第①步反应为氯化铜转化成硫化亚铜,反应的化学方程式为:2CuS+O2Cu2S+SO2

故答案为:2CuS+O2Cu2S+SO2

②根据图象曲线变化可知,300~400℃范围内固体有硫化亚铜转化为硫酸铜,所以固体质量明显增加;当固体质量最大时,固体的主要成分为硫酸铜,所以CuSO4固体能稳定存在的阶段为第三阶段,

故答案为:Cu2S转化为CuSO4;c;

③a.关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,

故答案为:关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,则气密性好;

b.第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物,二氧化硫与氧气能够与氯化钡溶液反应生成难溶物硫酸钡,所以装置D可以使用氯化钡溶液检验二氧化硫和氧气,

故答案为:氯化钡;

c.若原CuS矿样的质量为10.0g,在实验过程中,保持温度在760℃左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4g,最后得到的固体为氧化铜,氧化铜的物质的量为:=0.1mol,根据铜元素守恒,硫化铜的物质的量为0.1mol,

所以硫化铜的质量分数为:×100%=96%,

故答案为:96%.

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简答题

碱式碳酸镁[一般以xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O表示]密度小,几乎不溶于水,但在水中引起轻微的碱性反应.不溶于乙醇,常温下不会分解,是橡胶制品的优良填料.工艺流程如下图:

(1)回答下列问题:

①生石灰是以石灰石与焦炭混合煅烧生成,焦炭的作用是:______

②氢氧化镁浆液与CO2反应的化学方程式为:______

③碱式碳酸镁用乙醇洗涤的目的是:______

(2)已知:碱式碳酸镁分解反应方程式为:xMgCO3•yMg(OH)2•zH2(x+y)MgO+xCO2↑+(y+z)H2O

某同学将46.6g碱式碳酸镁样品置于硬质玻璃管中充分灼烧至恒重,残留固体质量为20.0g,将产生的气体先通过足量的浓硫酸,再通过足量的碱石灰,碱石灰质量增重17.6g.根据实验测定的数据,确定碱式碳酸镁[xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O]的化学式(要求写出计算过程).

正确答案

解:(1)①CaCO3高温分解生成CaO和CO2,焦炭作燃料、提供能量,故答案为:作燃料、提供能量;

②CO2与Mg(OH)2反应后的产物经压滤得到反应的化学方程式为Mg(HCO32,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO32

故答案为:Mg(HCO32,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO32

③用乙醇洗涤可以除去表面杂质碱式碳酸镁,减少固体的损耗,故答案为:除去表面杂质、减少固体的损耗;

(2)残留固体为CaO,碱石灰吸收CO2,质量增加量为CO2的质量,可得:

n(Mg2+)=20.0g/40g•mol-1=0.5mol

n(CO2)=17.6g/44g•mol-1=0.4mol

据元素守恒得:

m(MgCO3)=0.4mol×84g•mol-1=33.6g

m[Mg(OH)2]=(0.5mol-0.4mol)=5.8g

n(H2O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g•mol-1=0.4mol

x:y:z=4:1:4

则碱式碳酸镁的化学式为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O,

故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O.

解析

解:(1)①CaCO3高温分解生成CaO和CO2,焦炭作燃料、提供能量,故答案为:作燃料、提供能量;

②CO2与Mg(OH)2反应后的产物经压滤得到反应的化学方程式为Mg(HCO32,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO32

故答案为:Mg(HCO32,Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO32

③用乙醇洗涤可以除去表面杂质碱式碳酸镁,减少固体的损耗,故答案为:除去表面杂质、减少固体的损耗;

(2)残留固体为CaO,碱石灰吸收CO2,质量增加量为CO2的质量,可得:

n(Mg2+)=20.0g/40g•mol-1=0.5mol

n(CO2)=17.6g/44g•mol-1=0.4mol

据元素守恒得:

m(MgCO3)=0.4mol×84g•mol-1=33.6g

m[Mg(OH)2]=(0.5mol-0.4mol)=5.8g

n(H2O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g•mol-1=0.4mol

x:y:z=4:1:4

则碱式碳酸镁的化学式为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O,

故答案为:4MgCO3•Mg(OH)2•4H2O.

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简答题

钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一,从锂离子二次电池正极(LiCo02)废料--铝钴膜中回收钴的工艺如图所示:

回答下列问题:

(1)写出工业上用Al2O3制取铝的化学方程式______

(2)工艺图中加入氢氧化钠净化的目的是______

(3)为使钴浸出.需将LiCo02的结构破坏,选择在硫酸和双氧水体系中进行浸出,请写出浸出的化学方程式______

(4)锂可由电解制得,以石墨为阳极,低碳钢为阴极,电解液为熔融的LiCI和KCI的混合液,电解槽压为6.0-6.5V,这样可得到纯度为99%的锂.

①在电解液中加人KCl的原因______

②阴极产物与镁的性质相似,在常温下与氮气反应,请写出其与氮气反应的生成物与水的反应方程式______

③已知阴极产物在500℃与氢气能反应生成氢化物,请写出该氢化物的电子式______

(5)已知钴与铁的性质相似,请写出四氧化三钴与氢碘酸反应的离子方程式______

正确答案

解:铝钴膜废料的成分为LiCo02和铝箔,将废料先用碱液浸泡,将Al充分溶解,过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠,滤渣为LiCo02;通过调节滤液的pH,将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀,通过加热得到氧化铝,再通过电解熔融氧化铝获得金属Al;将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4,溶液中含有杂质铝离子,然后加入氢氧化钠溶液调节溶液pH,生成氢氧化铝沉淀从而除去铝离子,最后对滤液用草酸铵洗涤处理,经过一系列处理得到碳酸锂和金属Co,

(1)电解熔融氧化铝可以获得金属铝和氧气,反应的化学方程式为:2Al2O34Al+3O2↑,

故答案为:2Al2O34Al+3O2↑;

(2)滤渣用硫酸和双氧水处理后Co元素全部留在滤液中,且滤液中含有杂质铝离子,用氢氧化钠溶液调节pH,可以将杂质铝离子除掉,

故答案为:除去杂质离子(Al3+);

(3)酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2,生成物有Li2SO4和CoSO4,反应的化学方程式为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,

故答案为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;

(4)①电解液中加入氯化钾后,可以大大提高电解液的导电性,增强电解效果,

故答案为:增强电解液的导电性;

②电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氮气反应生成Li3N,氮化锂与水反应会生成氨气和氢氧化锂,反应的化学方程式为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH,

故答案为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH;  

③电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氢气在一定条件下反应生成氢化锂,氢化锂为离子化合物,其电子式为:Li+[:H]-

故答案为:Li+[:H]-

(5)已知钴与铁的性质相似,则四氧化三钴与四氧化三铁的化学性质相似,四氧化三铁与碘化氢反应的离子方程式为:2I-+Fe3O4+8H+=3Fe2++4H2O+I2,则四氧化三钴与氢碘酸反应的离子方程式:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O,

故答案为:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O.

解析

解:铝钴膜废料的成分为LiCo02和铝箔,将废料先用碱液浸泡,将Al充分溶解,过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠,滤渣为LiCo02;通过调节滤液的pH,将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀,通过加热得到氧化铝,再通过电解熔融氧化铝获得金属Al;将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4,溶液中含有杂质铝离子,然后加入氢氧化钠溶液调节溶液pH,生成氢氧化铝沉淀从而除去铝离子,最后对滤液用草酸铵洗涤处理,经过一系列处理得到碳酸锂和金属Co,

(1)电解熔融氧化铝可以获得金属铝和氧气,反应的化学方程式为:2Al2O34Al+3O2↑,

故答案为:2Al2O34Al+3O2↑;

(2)滤渣用硫酸和双氧水处理后Co元素全部留在滤液中,且滤液中含有杂质铝离子,用氢氧化钠溶液调节pH,可以将杂质铝离子除掉,

故答案为:除去杂质离子(Al3+);

(3)酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2,生成物有Li2SO4和CoSO4,反应的化学方程式为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,

故答案为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;

(4)①电解液中加入氯化钾后,可以大大提高电解液的导电性,增强电解效果,

故答案为:增强电解液的导电性;

②电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氮气反应生成Li3N,氮化锂与水反应会生成氨气和氢氧化锂,反应的化学方程式为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH,

故答案为:Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH;  

③电解熔融LiCl过程中,阴极得到的是金属Li,锂与氢气在一定条件下反应生成氢化锂,氢化锂为离子化合物,其电子式为:Li+[:H]-

故答案为:Li+[:H]-

(5)已知钴与铁的性质相似,则四氧化三钴与四氧化三铁的化学性质相似,四氧化三铁与碘化氢反应的离子方程式为:2I-+Fe3O4+8H+=3Fe2++4H2O+I2,则四氧化三钴与氢碘酸反应的离子方程式:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O,

故答案为:Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O.

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简答题

高锰酸钾是锰的重要化合物和常用氧化剂,在实验室和医疗上有非常广泛的应用.图1是工业上用软锰矿(主要含MnO2)制备高锰酸钾晶体的一种工艺流程:

(1)操作Ⅱ的名称是______,实验室进行该操作须用到的玻璃仪器有______

(2)反应②的产物中,氧化产物与还原产物的物质的量之比是______

(3)反应②中“酸化”时不能选择下列酸中的______(填字母序号)

a.稀盐酸     b.稀硫酸      c.稀醋酸

(4)用如图2所示的装置进行电解,在通电一段时间后,铁电极的质量增加.

①写出乙中两极发生的电极反应式.

阴极:______

阳极:______

②写出甲中发生反应的化学方程式:______

③C(左)、C(右)、Fe、Ag 4个电极上析出或溶解物质的物质的量之比是______

正确答案

解:根据流程图知,软锰矿(主要含MnO2)和KOH和氯酸钾高温反应生成K2MnO4,3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+3H2O+KCl,加入水通过过滤,分离出杂质,滤液中含K2MnO4、KCl,滤液酸化,K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,过滤得到滤液蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤的高锰酸钾;

(1)由流程图可知,通过操作Ⅱ得到滤液、滤渣,因此操作Ⅱ为过滤,过滤用到的玻璃仪器有:玻璃棒、漏斗、烧杯,

故答案为:过滤;烧杯、漏斗、玻璃棒;

(2)K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,Mn元素的化合价由+6变为+7和+4价,因此KMnO4为氧化产物,MnO2为还原产物,根据化合价升降相等可知,氧化产物与还原产物的物质的量之比为(6-4):(7-6)=2:1,

故答案为:2:1;

(3)酸性高锰酸钾溶液能氧化盐酸生成氯气,因此不能选用盐酸酸化,故答案为:a;

(4)①通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加,铁做电解池阴极,银做阳极,电解质溶液是硝酸银溶液,所以原理是电镀原理,阴极电极反应为:Ag++e-=Ag;阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+

故答案为:Ag++e-=Ag;Ag-e-=Ag+

②甲烧杯中和铁连接的为阳极,左边的碳棒是阴极,电解硫酸铜溶液生成铜、氧气和硫酸,电池反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

故答案为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

③甲中阴极电极反应为2Cu2++4e-=2Cu,阳极电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑;乙池中电极反应,阳极电极反应为4Ag-4e-=4Ag+;阴极电极反应为4Ag++4e-=4Ag;依据电子守恒计算得到,由左到右碳-碳-铁-银四个是极上析出或溶解物质的物质的量之比是2:1:4:4,

故答案为:2:1:4:4.

解析

解:根据流程图知,软锰矿(主要含MnO2)和KOH和氯酸钾高温反应生成K2MnO4,3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+3H2O+KCl,加入水通过过滤,分离出杂质,滤液中含K2MnO4、KCl,滤液酸化,K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,过滤得到滤液蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤的高锰酸钾;

(1)由流程图可知,通过操作Ⅱ得到滤液、滤渣,因此操作Ⅱ为过滤,过滤用到的玻璃仪器有:玻璃棒、漏斗、烧杯,

故答案为:过滤;烧杯、漏斗、玻璃棒;

(2)K2MnO4与酸发生氧化还原反应生成KMnO4和MnO2,Mn元素的化合价由+6变为+7和+4价,因此KMnO4为氧化产物,MnO2为还原产物,根据化合价升降相等可知,氧化产物与还原产物的物质的量之比为(6-4):(7-6)=2:1,

故答案为:2:1;

(3)酸性高锰酸钾溶液能氧化盐酸生成氯气,因此不能选用盐酸酸化,故答案为:a;

(4)①通电一段时间后发现乙烧杯中铁电极的质量增加,铁做电解池阴极,银做阳极,电解质溶液是硝酸银溶液,所以原理是电镀原理,阴极电极反应为:Ag++e-=Ag;阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+

故答案为:Ag++e-=Ag;Ag-e-=Ag+

②甲烧杯中和铁连接的为阳极,左边的碳棒是阴极,电解硫酸铜溶液生成铜、氧气和硫酸,电池反应为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

故答案为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

③甲中阴极电极反应为2Cu2++4e-=2Cu,阳极电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑;乙池中电极反应,阳极电极反应为4Ag-4e-=4Ag+;阴极电极反应为4Ag++4e-=4Ag;依据电子守恒计算得到,由左到右碳-碳-铁-银四个是极上析出或溶解物质的物质的量之比是2:1:4:4,

故答案为:2:1:4:4.

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题型:简答题
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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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题型:简答题
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简答题

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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