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5.一种含铝、锂、钴的新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3•CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中.
从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如图1:

(1)过程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出废料中的Al,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑.
(2)过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)3,碳酸钠溶液在产生Al(OH)3时起重要作用,请写出该反应的离子方程式2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑.
(3)碳酸钠溶液在过程Ⅲ和IV中所起作用有所不同,请写出在过程Ⅳ中起的作用是调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3
(4)在Na2CO3溶液中存在多种粒子,下列各粒子浓度关系正确的是BCD(填序号).
     A c(Na+)=2c(CO32-
     B c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-
     C c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+
     D c(OH-)-c(H+)═c(HCO3-)+2c(H2CO3
(5)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液.CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色,利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水.如图2是粉红色的CoCl2•6H2O晶体受热分解时,剩余固体质量随温度变化的曲线,A物质的化学式是CoCl2•2H2O.

分析 本题是从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程,操作Ⅰ利用了铝能溶解在氢氧化钠溶液的性质,将铝从废料中分离出来,过滤后得到含Co2O3•CoO的钴渣,再用酸溶解过滤后得到含Co3+及Al3+、Li+的滤液,通过调整溶液的pH得到Al(OH)3和LiF沉淀,再过滤得到含Co3+的滤液,再滴加Na2CO3溶液得到CoCO3沉淀,经过滤、洗涤沉淀,最后将CoCO3进行加热分解可得CoO粉末;
(1)铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气,注意该反应中水也是反应物;
(2)根据铝离子水解显酸性,碳酸根离子水解显碱性,二者在同溶液里会发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳;
(3)碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳;碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3
(4)A.根据电荷书恒判断;
B.根据碳酸根离子发生水解以及水的电离判断出离子浓度的大小;
C.根据碳酸根离子发生水解以及水的电离判断出离子浓度的大小;
D.根据质子守恒判断;
(5)根据关系式CoCl2•6H2O~CoCl2求出CoCl2•6H2O的质量,然后再根据差量法求出A物质的化学式.

解答 解:(1)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子反应方程式为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑,故答案为:2Al+2OH-+2H2O=+2AlO2-+3H2↑;
(2)铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑,故答案为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;
(3)碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳;碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3,故答案为:调整pH,提供CO32-,使Co2+沉淀为CoCO3
(4)A.Na2CO3溶液中电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-),故A错误;
B.碳酸根离子发生水解以及水的电离,所以溶液中离子浓度:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故B正确;
C.碳酸根离子发生水解以及水的电离,所以溶液中离子浓度:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故C正确;
D.Na2CO3溶液中质子守恒:c(H+)═c(OH-)+c(HCO3-)+2c(H2CO3),故D正确;
故选:BCD;
(5)CoCl2•6H2O~CoCl2
238             130    
m             65mg
  $\frac{238}{m}=\frac{130}{65mg}$,解得:m=119mg
 A物质的化学式为CoCl2•nH2O,则有:
   CoCl2•6H2O~CoCl2•nH2O△m
    238                 18(6-n)
   119mg               119mg-83mg
$\frac{238}{119mg}=\frac{18(6-n)}{119mg-83mg}$,解得:n=2,
所以A物质的化学式为:CoCl2•2H2O,故答案为:CoCl2•2H2O.

点评 本题考查了金属及其化合物的性质,考查氧化还原反应、离子反应、关系式计算等,难度中等,关键根据实验流程利用氧化还原反应判断发生的离子反应,是对学生综合能力的考查.是一道不错的能力考查题.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.下列常用干燥剂,不能干燥氯气的是(  )
A.浓硫酸B.五氧二磷C.碱石灰D.氯化钙

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.现有三种实验装置,如图,要制备硝基苯,应选用(  )
A.装置AB.装置BC.装置CD.都不行

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.正丁醛是一种重要的化工原料.肥西中学高二某化学兴趣小组在老师的指导下利用如图装置合成正丁醛.发生的反应如下:
CH3CH2CH2CH2O$→_{H_{2}SO_{4}加热}^{Na_{2}Cr_{2}O_{7}}$HCH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下:
沸点/.c密度/(g•cm-3水中溶解性
正丁醇117.20.8109微溶
正丁醛75.70.8017微溶
实验步骤如下:
将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中.在A
中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热.当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液.滴加过程中保持反应温度为90-95℃,在E中收集90℃以下的馏分.将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75-77℃馏分,产量2.0g.
回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,简述理由不能,浓硫酸溶于水放出大量热,容易发生迸溅伤人
(2)上述装置图中,B仪器的名称是分液漏斗,D仪器的名称是直形冷凝管.
(3)分液漏斗使用前必须进行的操作是c(填正确答案标号).
a.润洗b.干燥         c.查漏
(4)反应温度应保持在90-95℃,其原因是保证正丁醛及时蒸出,促使反应正向进行,又可尽量避免其被进一步氧化.
(5)正丁醇的同分异构体有许多种,请写出符合下列条件的正丁醇的同分异构体:(1)含有与正丁醇相同的官能团;(2)一定条件下能被氧化成醛.(CH32CHCH2OH
(6)本实验中正丁醛的产率为51%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料.实验室利用反应TiO2(s)+2CCl4(g)→TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下,制取TiCl4实验装置示意图如下:
有关性质如下表
物质熔点/℃沸点/℃其他
CCl4-2376与TiCl4互溶
TiCl4-25136遇潮湿空气产生白雾
(1)仪器A的名称是干燥管,装置E中的试剂是浓硫酸.
(2)反应结束前依次进行如下操作:①停止通氮气  ②熄灭酒精灯  ③冷却至室温.正确的顺序为②③①(填序号).
(3)欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是蒸馏.
(4)使用冰水混合物的目的是冷却TiCl4气体.
(5)TiCl4 遇到湿空气发生强烈的水解,其中一种物质是H2TiO3,试写出该水解反应方程式TiCl4+3H2O═H2TiO3↓+4HCl.
(6)实验室用含量为97%的TiO210克,用上述方法制备TiCl4,最终得到19.8克的产品,则TiO2的转化率为85.95%.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

10.某化学小组在实验室中利用CaSO4、NH3、CO2制备(NH42SO4,其工艺流程如下.

回答下列问题:
(1)操作Ⅱ一系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤.操作Ⅲ中盛装CaCO3的仪器是坩埚(填名称).
(2)X物质为NH3(填化学式,下同),Y物质为CO2,可循环利用的物质的有NH3,CO2
(3)图1装置不能用于实验室制氨气的是甲(填序号).

(4)该化学小组组装了如图2所示装置来探究NH3的还原性.用酒精灯加热C处硬质试管一段时间后,将(3)中产生的气体干燥后通入C,过一会撤去C处酒精灯.若实验过程中F处铜片没有任何变化,D中无明显现象,只观察到C中黑色粉末变红,则C中发生反应的化学方程式为2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2+3Cu+3H2O.
若实验过程中C中只观察到黑色粉末变红,F处铜片逐渐溶解,则:
①D中观察到的现象是出现红棕色气体.②F中铜片逐渐溶解的原因是从E中出来的气体含有二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸使铜片溶解.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}(浓)}$CH2=CH2+H2O,CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚.用少量溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示,有关数据如表:
 乙醇1,2-二溴乙烷乙醚
状态无色液体无色液体无色液体
密度/g•cm-30.792.20.71
沸点/℃78.513234.6
熔点/℃-1309-116
回答下列问题:
(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是d;(填正确选项前的字母,下同)
a.引发反应  b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入c,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体;
a.水  b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去;
(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在下层(填“上”、“下”);
(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用b洗涤除去;
a.水 b.氢氧化钠溶液 c.碘化钠溶液 d.乙醇
(6)若产物中有少量副产物乙醚,可用蒸馏的方法除去;
(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是冷却可避免溴的大量挥发;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是1,2-二溴乙烷的凝固点较低(9℃),过度冷却会使其凝固而使气路堵塞.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.在一定的温度下,1L的密闭容器中通入H2和I2各0.016mol,发生如下反应:H2(g)+I2(g)?2HI(g).一段时间后达到平衡,测得数据如下:
t/min2479
n(I2)/mol0.0120.0110.0100.010
请回答:
(1)2min内,v(H2)=0.002mol/(L•min).
(2)下列能证明该反应已经达到平衡的是BC.
A.v(H2)=v(HI)                            B.混合气体的颜色不再发生变化
C.混合气体中各组分的物质的量不再发生变化    D.混合气体的密度不再发生变化
(3)该温度下反应的化学平衡常数的数值是1.44.
(4)H2的平衡转化率是37.5%.
(5)温度降低时,该反应的平衡常数增大,则正反应是放热.(填“放热”或“吸热”)反应.
(6)一定可以提高平衡体系中HI百分含量的措施是A.
A.降低高温度      B.增大H2浓度      C.加入催化剂       D.降低压强.

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15.在进行中和热的测定中,下列操作错误的是(  )
A.为了使反应均匀进行,可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应一直插入溶液中
C.用0.5 mol•L-1 NaOH溶液分别与0.5mol•L-1的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同
D.为了使反应更完全,可以使酸或碱的浓度适当过量

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