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2.七铝十二钙(12CaO•7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如图:
(1)锻粉主要含MgO和CaO,用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,或滤液Ⅰ中c(Mg2+)小于5×10-6mol•L-1,则溶液pH大于11;该工艺中不能用(NH42SO4代替NH4NO3,原因是CaSO4微溶于水,用(NH42SO4代替NH4NO3,会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失.[Mg(OH)2的Ksp=5×10-12]
(2)滤液Ⅰ中阴离子有NO3-、OH-(忽略杂质成分的影响);若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会生成Ca(HCO32,从而导致CaCO3产率降低.
(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O.
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为2Al+6H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al(OH)3↓+3H2↑.
(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-

分析 白云石煅烧发生反应:CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑,MgCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+CO2↑,在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,与CaO反应生成Ca(NO32和NH3•H2O,故过滤后溶液中含Ca(NO32和NH3•H2O,将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应:Ca(NO32+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3,据此分析滤液中的阴离子;若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会造成CO2过量,废铝片加入氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,在碳酸钠溶液中搅拌电解,得到氢氧化铝,过滤加热灼烧得到氧化铝,碳酸钙和氧化铝共混加热1500°C得到七铝十二钙,
(1)锻粉是由白云石高温煅烧而来;用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,即得Mg(OH)2的饱和溶液,根据Mg(OH)2的Ksp来计算;CaSO4微溶于水;
(2)在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,与CaO反应生成Ca(NO32和NH3•H2O,故过滤后溶液中含Ca(NO32和NH3•H2O,将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应:Ca(NO32+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3,据此分析滤液中的阴离子;若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会造成CO2过量,据此分析产物;
(3)氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水;
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,铝被氧化生成氢氧化铝,阴极生成氢气;
(5)放电时负极电极本身Al放电,失电子,根据AlCl4-和Al2Cl7-中铝元素和氯元素的比例来确定做AlCl4-做反应物而生成Al2Cl7-

解答 解:白云石煅烧发生反应:CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑,MgCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+CO2↑,在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,与CaO反应生成Ca(NO32和NH3•H2O,故过滤后溶液中含Ca(NO32和NH3•H2O,将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应:Ca(NO32+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3,据此分析滤液中的阴离子;若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会造成CO2过量,废铝片加入氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,在碳酸钠溶液中搅拌电解,得到氢氧化铝,过滤加热灼烧得到氧化铝,碳酸钙和氧化铝共混加热1500°C得到七铝十二钙,
(1)锻粉是由白云石高温煅烧而来,在煅烧白云石时,发生反应:CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑,MgCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+CO2↑,故所得锻粉主要含MgO和CaO;用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,即得Mg(OH)2的饱和溶液,根据Mg(OH)2的Ksp可知:Ksp=c(Mg2+)•c2(OH-)=5×10-12,而c(Mg2+)小于5×10-6mol•L-1,故c(OH-)大于10-3mol/L,则溶液中的c(H+)小于10-11mol/L,溶液的pH大于11;CaSO4微溶于水,如果用(NH42SO4代替NH4NO3,会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失,
故答案为:CaO;11;CaSO4微溶于水,用(NH42SO4代替NH4NO3,会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失;
(2)在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后,镁化合物几乎不溶,由于NH4NO3溶液水解显酸性,与CaO反应生成Ca(NO32和NH3•H2O,故过滤后溶液中含Ca(NO32和NH3•H2O,将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应:Ca(NO32+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4NO3,故滤液中的阴离子主要为NO3-,还含有OH-;若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会造成CO2过量,则会生成Ca(HCO32,从而导致CaCO3产率降低,
故答案为:NO3-、OH-;Ca(HCO32
(3)氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水,离子反应为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O,
故答案为:Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,铝被氧化生成氢氧化铝,阴极生成氢气,电解总反应方程式为2Al+6H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al(OH)3↓+3H2↑,
故答案为:2Al+6H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Al(OH)3↓+3H2↑;
 (5)放电时负极电极本身Al放电,失电子,由于AlCl4-中氯元素的含量高于Al2Cl7-中氯元素的含量,故AlCl4-做反应物而Al2Cl7-为生成物,由于其它离子不参与电极反应,故电极反应为:Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-
故答案为:Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-

点评 本题综合考查物质的制备以及分离提纯、电解池和原电池的知识考查,为高频考点,侧重于学生的分析、实验能力的考查,注意把握物质的性质以及题给信息,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:解答题

12.研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域.
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO${\;}_{3}^{-}$占95%.写出CO2溶于水产生HCO${\;}_{3}^{-}$的方程式:CO2+H2O?H2CO3,H2CO3?H++HCO3-
(2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳.

①写出钙化作用的离子方程式:2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O.
②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O.用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:CO2+H218O$\frac{\underline{\;\;\;光能\;\;\;}}{叶绿体}$(CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础.测量溶解无机碳,可采用如下方法:
①气提、吸收CO2.用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如图).将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂.

②滴定.将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x mol•L-1 HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液.海水中溶解无机碳的浓度=$\frac{x•y}{2}$ mol•L-1
(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量.

①结合方程式简述提取CO2的原理:a室:2H2O-4e=4H++O2↑,氢离子通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:H++HCO3-=CO2↑+H2O.
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海.处理至合格的方法是c室:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

13.主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍.X、Y和Z分属不同的周期,它们的原子序数之和是W原子序数的5倍.在由元素W、X、Y、Z组成的所有可能的二组分化合物中,由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高.请回答下列问题:
(1)W元素原子的L层电子排布式为2s22p4,W3分子的空间结构为V形;
(2)X单质与水发生主要反应的方程为2F2+2H2O=4HF+O2
(3)化合物M的化学式为MgO,其晶体结构与NaCl相同,而熔点高于NaCl.M熔点较高的原因是MgO的晶格能大于NaCl的晶格能,将一定量的化合物ZX负载在M上可制得ZX/M催化剂,用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯.在碳酸二甲酯分子中,碳原子采用的杂化方式有sp2和sp3,O-C-O的键角约为120°;
(4)X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物,其晶胞中X占据所有棱的中心,Y位于顶角,Z处于体心位置,则该晶体的组成X:Y:Z=3:1:1;
(5)许多金属盐都可以发生焰色反应,其原因是灼烧时电子从基态到激发态,激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长光的形式释放能量.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

10.钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业.回答下列问题:
(1)钒价层电子排布图为,比钒质子数大1的元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1
(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示.晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为4、2.
(3)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂.SO2分子VSEPR模型是平面三角形,硫原子杂化类型为sp2;SO3气态为单分子,SO3的三聚体环状结构如图2所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为sp3;该结构中S-O键长有两类,一类键长约140pm,另一类键长约为160pm,较长的键为b(填图2中字母),该分子中含有个12σ键.

(4)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子的立体构型为正四面体形;也可以得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图3所示的无限链状结构(钒位于体心),则偏钒酸钠的化学式为NaVO3

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

17.砷(As)与其他化合物被广泛应用在农药、除草剂、杀虫剂以及含砷药物中.回答下列问题:
(1)砷是氮的同族元素,且比氮多2个电子层,砷在元素周期表中的位置为第四周期、第VA族;AsH3的热稳定性比NH3的热稳定性弱(填“强”或“弱”).
(2)As2O3俗称砒霜,与锌和硫酸混合,会发生反应生成砷化氢、硫酸锌和水,该反应的化学方程式为As2O3+6H2SO4+6Zn=6ZnSO4+2ASH3↑+3H2O.As2O3两性偏碱性氧化物,是亚砷酸(H3AsO3)的酸酐,易溶于碱生成亚砷酸盐,写出As2O3与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式As2O3+6OH-=2AsO33-+3H2O.
(3)砷在自然界中主要以硫化物矿形式存在,如雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3).As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体.若As2S3和SnCl2恰好完全反应,As2S3和SnCl2的物质的量之比为1:1,反应产生的气体可用氢氧化钠溶液吸收.
(4)As2S3和HNO3有如下反应:As2S3+10H++10NO3-═2H2AsO4+3S+10NO2+2H2O,将反应设计成原电池,则NO2应该在正极(填“正极”或“负极”)附近逸出,该极的电极反应式为NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

7.金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛.
(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物R为非极性分子.碳元素在周期表中的位置是第二周期第ⅣA族,Q是O,R的电子式为
(2)一定条件下,Na还原CCl4可制备金刚石,反应结束冷却至室温后,回收其中的CCl4的实验操作名称为过滤,除去粗产品中少量钠的试剂为水(或乙醇);
(3)碳还原SiO2制SiC,其粗产品中杂质为Si和SiO2现将20.0g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应,收集到0.1mol氢气,生成氢气的离子方程式为Si+2OH-+H2O═SiO32-+2H2↑,将滤液稀释到1L,若所得Na2SiO3的物质的量浓度为0.17mol•L-1,则SiC的纯度为57%;
(4)下列叙述正确的有②③(填序号);
①Na还原CCl4的反应、Cl2与H2O的反应均是置换反应
②Na2SiO3溶液与SO3的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
③钠、锂分别在空气中燃烧,生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1:2
④水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同.

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

14.下列反应中,HNO3既表现氧化性又表现酸性的是(  )
A.FeS+浓HNO3B.Cu+浓HNO3C.FeO+HNO3D.Fe2O3+HNO3

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.如图中的实验方案,能达到实验目的是(  )
选项ABCD
实验
方案
实验
目的
验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用探究温度对平衡2NO2→N2O4的影响除去CO2气体中混有的SO2比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.化学与人类生活密切相关,下列说法正确的是(  )
A.苯酚有一定毒性,不能用作消毒剂和防腐剂
B.制作航天服的聚酯纤维和用于光缆通信的光导纤维都是新型无机非金属材料
C.乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分
D.油脂是人体需要的重要的营养成分,属于天然高分子化合物

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