【题目】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_____(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3) “电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是_______________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为_______________,阴极产生的物质A的化学式为_______________。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_______________。
【答案】 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 减小 石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑ H2 氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜
【解析】结合流程及题中信息可知,铝土矿在碱溶时,其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液,过滤后,滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝,最后电解熔融的氧化铝得到铝。碳酸钠溶液经电解后可以再生成碳酸氢钠和氢氧化钠进行循环利用。
(1)氧化铝为两性氧化物,可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 。
(2为了提高铝土矿的浸取率,氢氧化钠溶液必须过量,所以过滤I所得滤液中含有氢氧化钠,加入碳酸氢钠溶液后,氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水,所以溶液的pH减小。
(3)电解I过程中,石墨阳极上氧离子被氧化为氧气,在高温下,氧气与石墨发生反应生成气体,所以,石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。
(4)由图中信息可知,生成氧气的为阳极室,溶液中水电离的OH-放电生成氧气,破坏了水的电离平衡,碳酸根结合H+转化为HCO3-,所以电极反应式为4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑,阴极室氢氧化钠溶液浓度变大,说明水电离的H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡生成大,所以阴极产生的物质A为H2 。
(5)铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜,所以加入少量的氯化铵有利于AlN的制备。
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【题目】已知Na2O2(过氧化钠)与H2O反应的方程式是: 2Na2O2+2H2O =4NaOH+O2↑,将一定质量的Na2O2固体加入足量水中充分反应可生成O2 3.36L标准状况,试计算:
(1)参加反应的Na2O2固体质量为_____________克?
(2)反应后所得溶液加入2 mol/L硫酸溶液_____________毫升恰好被中和?(要求两步均写出计算过程)
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【题目】某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含 量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如: 3NaClO2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3) 2++ Cl- +2H2O
③常温时 N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH3) 2+ :
4 Ag(NH3) 2++N2H4·H2O4Ag↓+ N2↑+ 4
+ 4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在 80℃条件下进行,适宜的加热方式为__________________。
(2)NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2 ,该反应的化学方程式为_____________。 HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是___________________。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并_______________________。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为___________________________。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:________________________(实验中须使用的试剂有: 2 mol·L-1水合肼溶液,1 mol·L-1H2SO4 )。
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【题目】钴、镍与铁是同族元素,主要化合价均为+2、+3价,它们的单质及化合物的性质有很多相似之处。试回答下列问题:
(1)氯化铁溶液呈__________ (填“酸”“中”或“碱”)性,原因是___________ (用离子方程式表示)。
(2)将Co3O4与浓盐酸混合,可生成黄绿色气体。写出该反应的化学方程式: ________。
(3)Co2+和Fe3+均可与KSCN溶液发生相似的反应,向CoCl2溶液中加入KSCN溶液,生成某种蓝色离子,该离子中钴元素的质量分数约为20%。则该离子的化学式为___________。
(4)为了比较Fe、Co、Cu三种金属的活动性,某实验小组设计如下实验装置。
丙装置中充入滴有酚酞的氯化钠溶液,X、Y均为石墨电极。反应一段时间后,可观察到甲装置中Co电极附近产生气泡,丙装置中X极附近溶液变红。可知三种金属的活动性由强到弱的顺序是__________(填元素符号)若起始时装置丙中有1L1.5mol·L1氯化钠溶液,一段时间后,a处收集到1.12LH2(标准状况),忽略溶液体积的变化,装置丙中所有离子的浓度由大到小的顺序为___________。
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【题目】化学反应中通常伴随着能量变化,下列说法中错误的是
A.煤燃烧时将部分化学能转化为热能
B.电解熔融Al2O3时将部分化学能转化为电能
C.炸药爆炸时将部分化学能转化为动能
D.镁条燃烧时将部分化学能转化为光能
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【题目】现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质,它们之间的关系如图所示,图中每条线两端的物质之间都可以发生反应,下列推断不合理的是
A. X可能为Al或Cl2 B. Y一定为NaOH(aq)
C. N一定是HCl(aq) D. Q、Z中的一种必为Al2O3
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【题目】(1)已知:H2S的电离常数K1=1.0×107,K2=7.0×1015。0.1 mol/L NaHS溶液的pH___7(填“>”“=”或“<”),理由是_________________________________。
(2)在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020 mol·L1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS浓度为1.0×104 mol·L1时,Mn2+开始沉淀,则a=________。[已知:Ksp(MnS)=1.4×1015]
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【题目】下列烯烃分别与HBr按物质的量之比为l:l加成后,所得的产物只有一种的是( )
A.CH2=CHCH3B.CH2=C(CH3)2
C.CH3CH=CHCH3D.CH2=CHCH=CH2
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【题目】含有砒霜(As2O3)的试样和锌、盐酸混合反应,生成的砷化氢(AsH3)在热玻璃管中完全分解成单质砷和氢气,若砷的质量为1.50mg,则( )
A. 被氧化的砒霜为1.98 mg B. 分解产生的氢气为0.672mL
C. 和砒霜反应的锌为3.90mg D. 转移的电子总数为6×10-5NA
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