(12分) 铝是重要的金属材料,铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)固体a的化学式为________,Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为_________________。
(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为 。
从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称) 、冷却结晶、过滤洗涤。
(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3,需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm-1) L(计算结果请保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝,通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1,则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为 。
(1) SiO2 AlO2―+CO2+2H2O ===HCO+Al(OH)3↓;
(2) Al2O3+4H2SO4+2NH3==2NH4Al(SO4)2+3H2O;蒸发浓缩;(3)575.4 ;(4)3∶10。
【解析】
试题分析:(1)向铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3)中加入过量的盐酸,Al2O3、Fe2O3发生反应产生FeCl3、AlCl3,而SiO2不能发生反应,所以固体a的化学式为SiO2;向含有FeCl3、AlCl3的溶液中加入过量的NaOH溶液,发生反应:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓;Al3++4OH-=AlO2-+ 2H2O;产生的红褐色沉淀是Fe(OH)3;在滤液中含有AlO2-;再向滤液中通入过量的CO2,得到Al(OH)3白色沉淀,在滤液中含有HCO,反应的两种方程式是:AlO2―+CO2+2H2O ===HCO+Al(OH)3↓;(2)将Al(OH)3加热分解产生水和V:Al2O3,用硫酸溶解Al2O3得到硫酸铝溶液,向该溶液中通入氨气得到铵明矾溶液,将溶液蒸发、浓缩、冷却、结晶,最后过滤洗涤,就得到铵明矾晶体。由硫酸铝Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为Al2O3+4H2SO4+2NH3==2NH4Al(SO4)2+3H2O;从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发、浓缩,、冷却结晶、过滤洗涤;(3)98%的硫酸(密度1.84 g·cm-1)物质的量浓度是:c=;n(Al2O3)= (1.0 ×106 g×36%)÷102g/mol=3. 54×103mol,根据反应方程式:Al2O3+ 3H2SO4= Al2(SO4) 3+3H2O;可知n(H2SO4)= 3×3. 54×103mol=1.06×104mol.所以需要硫酸的体积是V(H2SO4)=n÷c=1.062×104mol÷18.4mol/L=575.4L ;若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1,设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物质的量都是1 mol,则n(Al3+)=3 mol,n(SO42-)=5 mol,根据铝原子和SO42-守恒原理可得,加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为3/2∶5=3∶10。
考点:考查物质制取的工艺流程的知识。主要包括混合物的分离、化学方程式和离子方程式的书写、物质的量的计算及原料物质混合比例的计算的知识。
科目:高中化学 来源:2015届河北省石家庄市五校联考高三上学期第一次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列离子方程式中不正确的是
A.FeBr2溶液中通入少量Cl2:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
B.将氧气通入酸性碘化钾溶液中:2I-+O2+4H+=I2+2H2O
C.硫代硫酸钠溶液中加入稀硫酸:2H++S2O32-=S↓+SO2↑+H2O
D.酸性高锰酸钾溶液中加入草酸:2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
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科目:高中化学 来源:2015届江西省红色六校高三第一次联考化学试卷(解析版) 题型:选择题
化学方程式可简明地体现元素及其化合物的性质。已知:氧化还原反应:
2FeCl3 + 2HI = 2FeCl2 + I2 + 2HCl; 2Co(OH)3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2↑ + 6H2O
2Fe(OH)2 + I2 + 2KOH = 2Fe(OH)3 + 2KI; 3I2 + 6KOH = 5KI + KIO3 + 3H2O
复分解反应:
2HSCN + K2CO3 = 2KSCN + CO2 ↑ + H2O; KCN + CO2 + H2O = HCN + KHCO3
热分解反应:4NaClO 3NaCl + NaClO4;NaClO4 NaCl + 2O2↑
下列说法正确是( )
A.氧化性(酸性溶液):FeCl3 > Co(OH)3 > I2 B.还原性(碱性溶液):Fe(OH)2 > I2 > KIO3
C.热稳定性:NaCl > NaClO > NaClO4 D.酸性(水溶液):H2CO3 > HSCN > HCN
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科目:高中化学 来源:2015届江西省上学期高三第一次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若它们的温度和密度均相同,试根据甲、乙的摩尔质量(M)关系,判断下列说法正确的是( )
A.若M(甲)>M(乙),则气体体积:甲<乙
B.若M(甲)<M(乙),则气体的压强:甲>乙
C.若M(甲)>M(乙),则气体的摩尔体积:甲<乙
D.若M(甲)<M(乙),则的分子数:甲<乙
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科目:高中化学 来源:2015届江西省上学期高三第一次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
下列离子或分子组中能大量共存,且满足相应要求的是 ( )
选项 | 离子或分子 | 要求 |
A | K+、NO、Cl-、HS- | c(K+)<c(Cl-) |
B | Fe3+、NO、SO、Cl- | 滴加盐酸立即有气体产生 |
C | NH、Al3+、SO、CH3COOH | 滴加NaOH溶液立即有气体产生 |
D | Na+、HCO、Mg2+、SO | 滴加氨水立即有沉淀产生 |
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科目:高中化学 来源:2015届江西省高三第二次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,若向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。
则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为
A.1∶1∶1 B.1∶3∶1 C.3∶3∶8 D.1∶1∶4
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科目:高中化学 来源:2015届江西省高三第二次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
关于胶体的认识以及应用不正确的是
A.鸡蛋清溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液生成白色沉淀,属于物理变化
B.纳米材料微粒直径一般从几纳米到几十纳米(1 nm= 10?9 m).因此纳米材料属于胶体
C.往Fe(OH)3胶体中逐滴加入稀硫酸会产生沉淀而后沉淀逐渐溶解
D.水泥厂、冶金厂常用高压电除去烟尘,是因为烟尘微粒带电荷
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科目:高中化学 来源:2015届江西省新余市高三第二次模拟考试化学试卷(解析版) 题型:选择题
以下示意图与相对应的反应情况分析正确的是
A.图1 :向含0.01 mol KOH和0.01 mol Ca(OH)2的混合溶液中缓慢通入CO2
B.图2 :向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液
C.图3 :向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液
D.图4 :向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸
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科目:高中化学 来源:2015届江西省高三上学期第一次月考化学试卷(解析版) 题型:选择题
可用于电动汽车的铝?空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是 ( )。
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e-
===4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al+3OH--3e-===Al (OH)3↓
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
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