精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
6.铝、铁、铜及其合金具有广泛的应用,某学校化学兴趣小组为探究金属回收物的综合利用,专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的AlCl3溶液和胆矾晶体(CuSO4•5H2O),其实验方案如下:

请回答下列问题:
(1)将合金研磨成合金粉的目的是增大反应物的接触面积,使反应速率加快.
(2)写出步骤I中发生反应的化学方程式:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑.
(3)硫酸铜溶液经过“一系列步骤”制得胆矾,此“一系列步骤”依次为蒸发浓缩、冷却结晶、和过滤.
(4)在滤液B转化为沉淀E的过程中盐酸的用量不易控制,可将加入适量的盐酸改为通入一种气体,该气体的电子式为,写出更改试剂(气体过量)后生成沉淀E所发生反应的离子方程式:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(5)该小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂,在滤渣D中加入稀硫酸和H2O2可制得CuSO4,写出该反应的离子方程式:Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O.
(6)下面两种方法也可以制备硫酸铜:
方法一:2Cu+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO,CuO+H2SO4═CuSO4+H2O
方法二:Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
假如某工厂欲生产CuSO4,请选择一种方法,并说明理由:方法一中硫酸原料利用率高,对环境污染小.

分析 合金中铝具有两性,能与氢氧化钠反应,故滤渣A是金属Fe和金属Cu,滤液中含有偏铝酸根离子,滤渣A中加入稀硫酸F溶解,Cu不溶解,故滤渣D使金属Cu,滤液C中含有亚铁离子,滤液B中加入适量HCl生成氢氧化铝沉淀,再加入适量盐酸变为氯化铝溶液;
(1)研磨成粉末可以增大反应物的接触面积,从化学反应速率方面考虑即可;
(2)铝、铁和铜三种金属中,只有金属铝能与氢氧化钠溶液反应,依据氧化还原反应原理书写方程式即可;
(3)从溶液中得到固体物质需经过:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤和洗涤操作,据此解答即可;
(4)氢氧化铝具有两性,即溶于强酸也溶于强碱,但是不溶于弱酸,据此解答即可;
(5)根据铜、稀硫酸、双氧水的性质来判断反应的发生,并结合质量守恒定律写出该反应的化学方程式;
(6)依据两个方案的生成物和反应物的用量以及是否有污染进行分析.

解答 解:(1)把合金研磨成合金粉,即把块状固体研磨成细小的颗粒,增大了反应物的接触面积,有利于反应进行,即加快了化学反应速率,故答案为:增大反应物的接触面积,使反应速率加快;
(2)三种金属只有金属铝是两性金属,与氢氧化钠的溶液反应,反应生成氢气、偏铝酸钠,化学反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,故答案为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(3)从溶液中得到固体物质需经过:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤和洗涤操作,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(4)偏铝酸钠溶于过量的HCl会直接生成氯化铝而得不到氢氧化铝沉淀,氢氧化铝不溶于弱酸,故利用碳酸的弱酸性代替HCl,此气体为二氧化碳,电子式为,偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,离子反应方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
故答案为;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(5)Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制备胆矾晶体,反应方程式为:Cu+H2SO4+3H2O+H2O2=CuSO4•5H2O,离子反应方程式为Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O,
故答案为:Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O;
(6)铜与浓硫酸反应生成有毒有污染的二氧化硫气体,若铜先和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,该过程原料利用率高,所以方案一最佳,故答案为:方案一中硫酸原料利用率高,对环境污染小.

点评 本题是对物质的分离和提纯知识点的考查,题目难度不是很大,掌握常见物质的制取方法以及氧化还原反应原理是解决本题的关键,注意整理.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.100g 20%NaOH溶液中NaOH的物质的量是0.5mol;100mL 1.84g/mL 98%的浓硫酸中含硫酸1.84mol.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.已知某Fe-Zn合金18.6g,下列关于该合金中两种金属的物质的量的说法正确的是(  )
A.总物质的量为0.35mol
B.总物质的量介于0.286~0.332mol之间
C.总物质的量为0.22mol
D.总物质的量为0.28mol

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列说法正确的是(  )
A.NaHCO3+H2$?_{释氢}^{储氢}$HCOONa+H20反应中,储氢、释氢过程均无能量变化
B.2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的△H>0
C.化学反应有新物质生成,并遵循质量守恒定律和能量守恒定律
D.2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)和4SO2(g)+2O2(g)═4SO3(g)的△H相等

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图:
回答下列问题:
(1)步骤Ⅲ中可选用C(填序号)试剂调节溶液的pH.
A.稀硝酸         B.双氧水       C.氨水         D.高锰酸钾溶液
(2)在空气中煅烧FeCO3生成产品I的化学反应方程式为4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2
(3)检验产品II晶体中是否含有少量的氯化物杂质需用到的试剂是硝酸钡、硝酸银、稀硝酸,进一步提纯产品II的方法是蒸发结晶;
(4)步骤Ⅳ中,FeCO3 达到沉淀溶解平衡时,室温下测得溶液的pH为8,c(Fe2+)为1.0×10-5mol•L-1.试判断所得FeCO3 中是否混有Fe(OH)2否(填“是”或“否”),请通过简单计算说明理由溶液中c(Fe2+)•c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-62=1.0×10-17<Ksp[Fe(OH)2],故无Fe(OH)2沉淀生成 (已知:Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17).
(5)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是防止NH4HCO3分解,减少Fe2+的水解.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.氢化钙(CaH2)固体是一种储氢材料,是登山运动员常用的能源提供剂.钙在加热时能与氮气、氢气反应.氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气.氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取,如图是模拟制取装置.

(1)下列关于氢化钙的叙述正确的是c(选填序号).
a.氢化钙中阴离子的半径小于Li+的半径
b.氢化钙的式量小于溴化氢,因此前者的熔点小于后者
c.氢化钙也能与盐酸反应生成氢气
d.氢气常用作还原剂,只具有还原性
(2)图A装置中制备氢气所用的酸溶液最好选用b(选填序号).
a.稀盐酸  b.稀硫酸  c.稀硝酸   d.均可以
(3)装置D中竖直导管的作用是平衡压强,防止液体倒流.
(4)为了确认进入装置C的氢气已经干燥,可在B、C之间再接一装置,该装置中加入的试剂是无水硫酸铜.加热C装置前要对H2验纯,验纯的操作是收集一试管气体,将管口靠近酒精灯火焰,若听到“噗噗”的声音.
(5)甲同学认为只要装置合理、操作规范就可以排除生成a.b.c(选填序号).
a.Ca3N2        b.CaO     c.Ca(OH)2
(6)乙同学用如图装置测定制得的氢化钙的纯度.他称取48g样品,与足量的水反应,恒温时,注射器量出产生的气体为48.16L(已换算为标准状况).假设钙只与氢气发生了反应,请根据乙同学的实验数据计算氢化钙的纯度(写出计算过程)87.5%.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.如图是实验室制备1,2二溴乙烷并进行一系列相关实验的装置(加热及夹持设备已略)反应原理:CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O,CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br装置A中发生副反应之一是:CH3CH2OH+6H2SO4$\stackrel{△}{→}$2CO2↑+6SO2↑+9H2O.

1,2-二溴乙烷主要的物理性质如下:
熔点沸点密度溶解性
9.79℃131.4℃2.18g•cm-3难溶于水,易溶于醇,醚生等有机溶剂
请回答下列问题:
(1)装置A是由乙醇制备乙烯的反应装置图,其中使用连通滴液漏斗的原因是使连通滴液漏斗里的溶液容易流下.
(2)装置B是安全瓶,用于监测实验进行时E中是否发生堵塞,请写出堵塞时的现象玻璃管中液面上升
装置E中盛放泠水的主要目的是避免溴大量挥发(乙烯与溴反应时放热),但又不能过冷却(如用冰水),其原因是1,2-二溴乙烷的熔点为9.79℃,若温度过低,1,2-二溴乙烷会凝固而堵塞导管.
(3)装置C的作用是吸收乙烯中混有的SO2、CO2,装置F中发生反应的离子方程式为Br2+20H+=Br-+BrO-+H2O
(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分钟液漏斗中加水,振荡后静置,产物在下层(填“上”或“下”)
(5)有学生提出,装置D中可改用酸性高锰酸钾溶液来验证气体,请判断这种做法是否可行否(填“是”或“否”),其原因是乙烯和SO2均能与酸高锰酸钾溶液反应.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.某学习小组同学用浓氨水、CaO、B2O3为原料制备材料制备超硬材料BN晶体,装置如图所示(已知:高温下BN能被空气氧化,BN不溶于水,B2O3难溶于水,可溶于热水)

(1)仪器B的名称是干燥管,其中装的药品不可能是D(填序号)
A.氧化钙 B.碱石灰 C.烧碱  D.五氧化二磷
(2)写出C中发生反应的化学方程式:CaO+B2O3+2NH3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ca(OH)2+2NB+2H2O
(3)E装置中的试剂是浓硫酸(填试剂名称),E装置不能用B装置替代的原因是B中装的是碱性干燥剂,是用来干燥氨气,不能吸收氨气
(4)反应开始前的操作包括五个步骤:①组装仪器②检查装置气密性③装药品④打开分液漏斗活塞,排尽装置中空气⑤接通电炉电源加热,步骤④的目的是将装置中的空气排尽,以防止氧气在高温下氧化BN
(5)从反应结束后得到的固体混合物中提取纯净的BN固体,简要回答提纯BN固体的实验操作:将反应结束后得到的固体混合物溶于热水,再过滤.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.光照下不发生化学变化的一项是(  )
A.H2和Cl2的混合气体B.Na2O2
C.新制的氯水D.HNO3

查看答案和解析>>

同步练习册答案