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1.为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用,甲同学设计的实验方案如图:

回答下列问题:
(1)操作①的名称为过滤,沉淀C的化学式为Al(OH)3
(2)在滤渣B中滴加稀硫酸时,发现反应速率比同浓度硫酸与纯铁粉反应要快,原因是形成铁铜原电池,加快了反应速率.
(3)在滤渣B中滴加的硫酸可用SO2制取,可按以下三步进行:
已知25℃、101kPa时:
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H1=-197KJ/mol
H2O(g)═H2O(l)△H2=-44KJ/mol
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)═2H2SO4(l)△H3=-545KJ/mol
则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-130kJ/mol.
(4)设计实验方案,检测滤液D中含有的金属离子(试剂自选)取少量滤液D加入NaOH溶液,产生白色沉淀,沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色,证明D中有Fe2+或取少量滤液D加入硫氰化钾溶液,无现象,再加入氯水,显血红色,则证明D中有Fe2+
(5)常温下,乙同学将绿矾配成约0.1mol•L-1FeSO4溶液,测得溶液的pH=3,请用离子方程式解释其原因Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+,该溶液中c(SO42-)-c(Fe2+)=5×10-4mol•L-1(填近似数值).
(6)在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体是一种绿色化学工艺,试剂Y为无色液体,则反应④的总反应化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4+3H2O═CuSO4•5H2O或Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O.

分析 合金加入足量的烧碱溶液后,金属铝溶解,过滤得滤渣B为铁、铜,滤液A中含偏铝酸钠,通入足量的气体X为二氧化碳气体,得到沉淀C为氢氧化铝沉淀;氢氧化铝沉淀加盐酸溶解得到溶液F为氯化铝;滤渣B加入稀硫酸,铁与稀硫酸反应,过滤,得到滤液D为硫酸亚铁溶液,蒸发浓缩、降温结晶得到绿矾,滤渣E主要为铜,铜中加和稀硫酸再加氧化剂Y如双氧水等,得硫酸铜溶液,蒸发浓缩、降温结晶得到胆矾,据此分析.
(1)分离固体和液体的操作是过滤;金属铝可以和强碱发生反应生成偏铝酸盐和氢气;偏铝酸盐可以和二氧化碳气体反应生成氢氧化铝沉淀;
(2)形成原电池能加快反应速率,在滤渣B中滴加稀硫酸时,溶液中铜、铁与稀硫酸形成了原电池;
(3)利用盖斯定律,将热化学方程式进行运算,(③-①+②)×$\frac{1}{2}$计算反应的焓变,得到SO3 (g)与H2O(l)反应的热化学方程式.
(4)滤液D中含有的金属离子是亚铁离子,根据亚铁离子的检验方法来回答;
(5)FeSO4溶液中,亚铁离子水解使溶液呈酸性,根据电荷守恒可计算出c(SO42-)-c(Fe2+)的值;
(6)双氧水是一种绿色氧化剂,可以实现金属铜和硫酸之间的反应,铜和硝酸、硫酸反应生成硫酸铜,据此书写化学方程式.

解答 解:(1)依据题给信息得出操作①后得到的是滤液和滤渣,故此分离操作为过滤,具体过程为合金加入足量的烧碱溶液后,金属铝可以和强碱氢氧化钠发生反应生成偏铝酸钠和氢气,即2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,金属铝溶解,过滤得滤渣B为铁、铜,滤液A中含偏铝酸钠,偏铝酸钠中通入二氧化碳,则可以和二氧化碳气体反应生成氢氧化铝沉淀,即2H2O+AlO2-+CO2═Al(OH)3↓+HCO3-,所以通入足量的气体X为二氧化碳气体,得到沉淀C为氢氧化铝沉淀,
故答案为:过滤;Al(OH)3
(2)在滤渣B中有Cu和Fe,在溶液中形成原电池,铁做负极,铜做正极,形成原电池能加快反应速率,故在滤渣B中滴加稀硫酸时,发现反应速率比一般的铁粉反应要快,
故答案为:形成铜铁原电池,加快了反应速率;
(3)2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H1=一197kJ/mol ①
2H2O (g)=2H2O(1)△H2=-44kJ/mol ②
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)△H3=一545kJ/mol③
利用盖斯定律:(③-①+②)×$\frac{1}{2}$得SO3 (g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-130kJ/mol,
故答案为:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)△H=-130kJ/mol;
(4)亚铁离子可以和强碱反应生成氢氧化亚铁沉淀,迅速被氧化为氢氧化铁,或用氯水先氧化,再用硫氰化钾溶液检验,故亚铁离子的检验方法:取少量滤液D加入NaOH溶液,产生白色沉淀,沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,或取少量滤液D加入硫氰化钾溶液,无现象,再加入氯水,显血红色,则证明D中有Fe2+
故答案为:取少量滤液D加入NaOH溶液,产生白色沉淀,沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色,证明D中有Fe2+或取少量滤液D加入硫氰化钾溶液,无现象,再加入氯水,显血红色,则证明D中有Fe2+
(5)FeSO4溶液中,亚铁离子水解使溶液呈酸性,反应的离子方程式为Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+,根据电荷守恒有2c(SO42-)-2c(Fe2+)=c(H+)-c(OH-)=1×10-3,所以(SO42-)-c(Fe2+)=5×10-4
故答案为:Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+;5×10-4
(6)稀硫酸不能将铜氧化,故在滤渣E中加入稀硫酸和H2O2制胆矾晶体,是H2O2将Cu氧化为Cu2+,H2O2被还原为H2O,稀硫酸只做酸,方程式为:Cu+H2O2+H2SO4+3H2O═CuSO4•5H2O或Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O,
故答案为:Cu+H2O2+H2SO4+3H2O═CuSO4•5H2O或Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O.

点评 本题主要考查了怎样从工业废料中制取纯净物,注意从框图转化中找出有用信息,利用有关的化学反应进行解答,试题培养了学生综合应用知识的能力,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

11.查阅文献知,3(NH42SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NH3↑+3SO2↑+N2+6H2O.某课题组成员拟选择下列装置探究硫酸铵的性质(各装置中药品足量).

回答下列问题:
(1)A装置盛装碱石灰的仪器是干燥管.C装置中大试管向下倾斜的原因是样品分解生成了水,防止试管炸裂.
(2)甲组同学设计方案:C→G→B→D→E.
①能证明有水生成的实验现象是G装置中白色粉末变成蓝色;B装置的作用是吸收氨气.
②实验中,观察到D装置中产生白色沉淀.实验完毕后,过滤D装置中混合物得白色沉淀.为了检验白色沉淀是BaSO4还是BaSO3,设计简单实验方案:
③D装置中发生反应与硝酸钡的量有关,若硝酸钡足量,则D中反应的离子方程式为3Ba2++2NO3-+3SO2+2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+
④该实验方案能证明硫酸铵的分解产物是H2O、SO2、N2(填化学式).
(3)乙组同学选择上述装置证明产物是否有NH3
①气体从左至右,装置连接顺序为C、A、F.
②能证明有氨气生成的实验现象是无色酚酞溶液变红.
(4)丙组同学设计实验测定硫酸铵样品的纯度(杂质不参加反应):取15.0g样品溶于蒸馏水,加入足量氯化钡溶液和稀盐酸,过滤、洗涤、干燥、称重,BaSO4质量为23.3g,该样品中硫酸铵的质量分数为88%(结果保留两位小数).

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12.化学与生产、生活、环境等息息相关,下列有关说法中正确的是(  )
A.双氧水、高锰酸钾溶液可以杀灭病毒,其消毒原理与二氧化硫漂白丝织物原理相同
B.工业上生产玻璃、水泥、漂白粉及用铁矿石冶炼铁,均需要用石灰石为原料
C.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
D.石油分馏、海水晒盐、燃煤烟气的脱硫、从菜籽中提取菜籽油等过程都是物理变化

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

9.已知某反应是放热反应,下列说法正确的是(  )
A.该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量
B.该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量
C.该反应发生时,一定不需要加热
D.如果该反应开始后停止加热,反应一定能继续进行

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.工业上用某矿渣(含有Cu2O(主要)、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如图:
已知:Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O
沉淀物Cu(OH)2Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2
开始沉淀pH5.44.01.15.8
沉淀完全pH6.75.23.28.8
(1)固体混合物A中的成分是SiO2和Cu.
(2)反应Ⅰ完成后,铁元素的存在形式为Fe2+.(填离子符号)请写出生成该离子的离子方程式2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(3)沉淀B可用于制造铁红,为了保证铁红的质量则x的取值为3.2≤X<4.0.
(4)书写出由沉淀C制备铝的化学方程式:2Al(OH)3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3H2O、2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O2↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.下列物质中,不能作为干燥剂的是(  )
A.蓝色硫酸铜B.液体浓硫酸C.无水氯化钙D.白色碱石灰

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.关于乙酸的说法错误的是(  )
A.能与水互溶B.能与NaHCO3反应
C.能发生酯化反应D.能与甲烷发生反应

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2.A、B、C、D、E是中学化学常见单质,构成它们的元素的原子序数分别为a、b、c、d、e,且3(a+b)=2(a+c)=3(d-a),X、Y、Z、M、N、W、H、K是常见化合物,X是B和C的化合产物,它们之间有如下转化关系(反应物和产物中的H2O已略去):

(1)Y的电子式为,构成E单质的元素在周期表中位于第四周期第Ⅷ族.
(2)反应①的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+Cl2↑+H2
反应②的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2
反应③的离子方程式为Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3
(3)某工厂用C制漂白粉.
①写出制漂白粉的化学方程式2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
②为测定该工厂制得的漂白粉中有效成分的含量,某小组进行了如下实验:称取漂白粉2.0g,研磨后溶解,配制成250mL溶液,取出25.00mL加入到锥形瓶中,再加入过量的KI溶液和过量的硫酸,此时发生的离子方程式为ClO-+2I-+2H+=I2+Cl-+H2O,静置.待完全反应后,用0.1mol•L-1的Na2S2O3溶液做标准溶液滴定反应生成的碘,已知反应式为:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,共用去Na2S2O3溶液20.00mL.则该漂白粉中有效成分的质量分数为35.75%(保留到小数点后两位).

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

3.按要求回答下列问题:
(1)相对分子质量为68且只含一个官能团的烃与氢气加成后可得到CH3CH2CH(CH32,则该烃的名称是3-甲基-1-丁炔.
(2)0.2mol烃A在足量氧气中充分燃烧后,生成CO2和H2O各1.0mol.烃A不能使溴水褪色,其一氯代物只有一种,则烃A的结构简式为
(3)某苯的同系物的分子式为C10H14,它既不能使溴水褪色,也不能使酸性KMnO4溶液褪色,则该烃的结构简式为
(4)11.2L(标准状况)某气态烃能与含160g溴的溴水恰好完全反应,经测定生成物的每个碳原子上都有1个溴原子,写出该反应的化学方程式:CH2=CH-CH=CH2
(5)0.1mol某烃和0.1molHCl完全加成,生成的氯代烷最多还可与0.7mol氯气反应,则该烃的名称是CH3-CH=CH2
(6)某链烃A的相对分子质量为70,则该链烃A的可能结构共有5种(不考虑顺反异构)

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