精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
5.铝是一种重要的金属,在生产、生活中具有许多重要的用途.眉山市电解铝厂位于三苏故里修文乡,现已经形成年产33万吨电解铝,配套年产15万吨阳极碳块的规模.该厂用铝土矿为原料制备铝的工艺流程如下:
已知:①铝土矿的主要成分是 Al2O3,此外还含有少量CuO、Fe2O3 等杂质.②电解冶炼铝时用碳棒作阳极,用Na3AlF6作助熔剂,电解熔融的Al2O3
回答下列问题:
(1)写出铝土矿与 A 溶液反应的化学方程式Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O.
(2)滤渣 C的主要成分为CuO、Fe2O3;实验室过滤时使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒.
(3)生成过程中,除CaO、H2O可以循环使用外,还可以循环使用的物质有CaCO3、CO2、NaOH(填化学式).
(4)写出过量CO2通入滤液C生成D的离子方程式CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(5)若生产54吨铝,放出平均摩尔质量为36g•mol-1的气体(经测定气体中不含O2),则消耗阳极24吨.

分析 铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量CuO、Fe2O3 等杂质,先用A溶液溶解铝土矿,则A溶液为NaOH溶液,过滤后得到的滤渣C为CuO、Fe2O3;滤液C中溶质为偏铝酸钠;偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体,反应生成沉淀D氢氧化铝沉淀和滤液D碳酸钠溶液;滤液D中进入氧化钙生成碳酸钙沉淀,过滤后得到碳酸钙沉淀,碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳气体;溶液A中溶质为氢氧化钠;加热沉淀D氢氧化铝分解生成氧化铝,电解氧化铝得到金属铝,
(1)氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,据此写出反应的离子方程式;
(2)CuO、Fe2O3等杂质不与氢氧化钠溶液反应,过滤后得到的滤渣C为CuO、Fe2O3;根据过滤操作方法判断使用的仪器;
(3)根据用铝土矿为原料制备铝的工艺流程及分析判断可以循环使用的物质;
(4)滤液C中含有偏铝酸钠,偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠;
(5)产生的气体中不含氧气,放出气体平均摩尔质量为36g•mol-1,说明生成的气体是一氧化碳和二氧化碳的混合物,设一氧化碳的物质的量为x、二氧化碳的物质的量为y,根据电子守恒及平均摩尔质量列式计算出二氧化碳和一氧化碳的物质的量,再利用质量守恒定律计算出C的质量.

解答 解:铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量CuO、Fe2O3 等杂质,先用A溶液溶解铝土矿,则A溶液为NaOH溶液,过滤后得到的滤渣C为CuO、Fe2O3;滤液C中溶质为偏铝酸钠;偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体,反应生成沉淀D氢氧化铝沉淀和滤液D碳酸钠溶液;滤液D中进入氧化钙生成碳酸钙沉淀,过滤后得到碳酸钙沉淀,碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳气体;溶液A中溶质为氢氧化钠;加热沉淀D氢氧化铝分解生成氧化铝,电解氧化铝得到金属铝,
(1)铝土矿中的氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式为:2OH-+Al2O3═2AlO2-+H2O,
故答案为:2OH-+Al2O3═2AlO2-+H2O;
(2)CuO、Fe2O3不和氢氧化钠溶液反应,过滤得到滤渣为CuO、Fe2O3;过滤操作使用的玻璃仪器有:烧杯、漏斗、玻璃棒,
故答案为:CuO、Fe2O3;烧杯、漏斗、玻璃棒;
(3)根据分析可知,可以循环利用的物质有:CaO、H2O、CaCO3、CO2、NaOH,所以除CaO、H2O可以循环使用外,还可以循环使用的物质有:CaCO3、CO2、NaOH,
故答案为:CaCO3、CO2、NaOH;
(4)滤液C中含有偏铝酸钠,偏铝酸钠与二氧化碳反应的离子方程式为:CO2+AlO2-+2 H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
故答案为:CO2+AlO2-+2 H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(5)54t铝的物质的量为:$\frac{54×1{0}^{6}}{27g/mol}$=2×106mol,
产生的气体中不含氧气,放出气体平均摩尔质量为36g•mol-1,说明生成的气体是一氧化碳和二氧化碳的混合物,根据电子守恒可知,从氧化铝得到金属铝得到的电子与阳极C与氧气反应生成一氧化碳、二氧化碳时转移电子数相同,
设一氧化碳的物质的量为x、二氧化碳的物质的量为y,则根据电子守恒可得:①2x+4y=2×106mol×3,根据气体平均摩尔质量可得:②$\frac{28x+44y}{x+y}$=36,根据①②可得:x=y=106mol,根据C原子守恒,阳极消耗的C的质量为:12g/mol×(106mol+106mol)=24×106g=24t,
故答案为:24.

点评 本题考查了铝及其化合物的性质,题目难度中等,涉及化学实验基本操作方法的应用、离子方程式的书写、化学计算、铝及其化合物性质等知识,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

20.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂.用下面的反应可制取K2FeO4:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH$\frac{\underline{\;0-20℃\;}}{\;}$2K2FeO4+6KCl+8H2O,对于该反应,下列说法正确的是(  )
A.Cl2作氧化剂,发生还原反应
B.钾元素化合价降低
C.该反应是置换反应
D.每生成2 mol K2FeO4,转移3 mol电子

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义.对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示.下列叙述正确的是(  )
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到平衡
C.点d(t1时刻) 和点e(t2时刻)处n(N2)不一样
D.点d正反应速率和点 e的逆反应速率一样

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.某温度时,在2L密闭容器中用O2和SO2合成SO3,它们的物质的量随时间的变化如图甲所示.

(1)列式并计算该反应在0-3min内产物SO3的平均反应速率0.083mol/(L.min).
(2)该反应达到平衡时反应物SO2的转化率α等于90%.
(3)计算在该温度下反应的平衡常数K=294.5L•mol-1.(保留小数点后一位数字)
(4)已知,合成SO3是放热反应;图乙所示是改变实验条件后(温度、压强、催化剂)得到的SO3物质的量随时间变化的曲线,则曲线①、②、③所对应的实验条件改变分别是:①升高温度,②加入催化剂,③增大压强.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.①甲烷、②乙烷、③乙烯、④苯、⑤甲苯、⑥二甲苯、⑦乙醇、⑧乙酸、⑨葡萄糖,它们都是常见的重要化工原料.
(1)上述物质中,氢元素的质量分数最大的是CH4(填分子式).等质量的物质完全燃烧耗氧量相同的是C2H4O2和C6H12O6(填分子式).
(2)上述物质中,能发生加成反应的烃类物质有③④⑤⑥(填序号).
(3)甲烷和苯都可以发生取代反应,反应条件分别是光照、催化剂.
(4)聚氯乙烯,简称PVC,这种材料如果用于食品包装,它对人体的安全性有一定的影响,PVC由Cl-CH=CH2在一定条件下聚合而成,写出该反应的化学方程式:
(5)苯、甲苯、二甲苯是用途广泛的有机溶剂.二甲苯的结构有3种,其中一种被称为“PX”,它的一氯代物只有两种,则“PX”的结构简式是
(6)乙醇与乙酸发生酯化反应的化学方程式CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O.
某同学在做乙醇的催化氧化时发现:当烧黑的铜丝不小心接触到酒精灯焰心时,局部瞬间呈现光亮的红色,请用必要的文字结合化学方程式予以解释铜和空气中的氧气在加热条件下反应生成黑色的氧化铜,2Cu+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO,烧黑的氧化铜接触到焰心上的乙醇,发生如下反应:CuO+CH3CH2OH$\stackrel{△}{→}$CH3CHO+H2O+Cu变为红色的铜.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.碳及其化合物的研究具有重要的现实意义
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯:5C+4KMnO4+6H2SO4→5CO2↑+4K2SO4+2MnSO4+6H2O请完成并配平上述化学方程式.
(2)活性炭可处理大气污染物NO.在2L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质),生成气体E和F.当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
物质
T/℃n/mol
T/℃
活性炭NOEF
初始2.0300.10000
T12.0000.0400.0300.030
T22.0050.0500.0250.025
①请结合上表数据,写出NO与活性炭反应的化学方程式C+2NON2+CO2
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2
Ⅰ.计算K1=0.5625.
Ⅱ.根据上述信息判断,温度T1和T2的关系是(填序号)c.
a.T1>T2  b.T1<T2  c.无法比较
③在T1温度下反应达到平衡后,下列措施不能改变NO转化率的是bc.
a.升高温度 b.增大压强 c.增大c(NO)  
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ/mol;
(4)电解尿素[CO(NH22]的碱性溶液可以制取氢气,其装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极).电解时,阳极的电极反应式为CO(NH22+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.下列变化过程需要吸收能量的是(  )
A.氢气球发生爆炸B.向污染的河水中投放生石灰
C.D.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.实验室测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数W(Na2CO3),称取此混合物5.0g,溶于水中,配成250mL溶液
方案一:沉淀法.利用化学反应把HCO3-、CO32-完全转化为沉淀,称量干燥沉淀的质量,由此计算混合物中ω(Na2CO3
(1)量取100mL配制好的溶液于烧杯中,滴加足量沉淀剂,把溶液中HCO3-、CO32-完全转化为沉淀,应选用的试剂是D填编号)
A.CaCl2溶液       B.MgSO4溶液      C.NaCl溶液       D.Ba(OH)2溶液
(2)过滤,提取沉淀,则过滤操作所需要的玻璃仪器除烧杯和玻璃棒外,还有普通漏斗(漏斗)
(3)将沉淀洗涤,并充分干燥,称量沉淀的质量为mg,由此可以计算(Na2CO3).如果此步中,沉淀未干燥充分就称量,则测得ω(Na2CO3)偏小(填“偏大”、“偏小“或“无影响“)
方案二:量气法.量取10.00mL配制好的溶液与足量稀硫酸溶液反应,测定生成气体在通常状况(约20℃、1.01×105Pa)的体积,由此计算混合物中W(Na2CO3
(1)装置中导管a的作用是平衡压强、使液体顺利滴下,消除加入稀硫酸引起的气体体积误差若撤去导管a会使测得气体体积偏大(“偏大”,“偏小”或“无影响”)
(2)反应结束后,为了准确地测量气体体积,量气管在读数时应注意:
①待冷却至室温才开始读数②读数前左右液面相平③眼睛视线与液面最低处相平
(3)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2mL.则产生CO2的体积为(V1-V2)ml
方案三:滴定法.量取25.00mL配制好的溶液加入锥形瓶中,滴加2滴酚酞试剂,摇匀,用0.2000mol/L的盐酸滴定到终点(已知终点时反应H++CO32-=HCO3-恰好完全,此时溶液PH<8).重复此操作2次,消耗盐酸的体积平均值为20.00mL
(1)量取25.00mL配制好的溶液,应选择碱式滴定管仪器来完成
(2)判断滴定终点的依据是由红色突变为无色,且30s不恢复
(3)此法测得ω(Na2CO3)=84.8%

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.在下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是(  )
A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用来浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等
B.复合材料一般是以一种材料做基体,另一种材料作为增强剂
C.合成高分子材料制成的人工器官一般都受到人体的排斥,难以达到生物相容的程度
D.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料

查看答案和解析>>

同步练习册答案