分析 铝土矿(主要成分为Al2O3和少量的 SiO2、Fe2O3杂质)铝土矿的主要成分是氧化铝,根据题中流程图可知,在反应Ⅲ中通入二氧化碳,而流程最后要得到硫酸盐,所以为了除去杂质,先在铝土矿中加入过量的稀硫酸,得废渣a为SiO2,滤液中含有Al3+、Fe3+,所以X为稀硫酸,再加过量的氢氧化钠溶液,生成偏铝酸钠溶液和氢氧化铁沉淀,所以废渣b为氢氧化铁,Y为氢氧化钠,反应Ⅲ为偏铝酸钠溶液与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和废液,反应Ⅳ为氢氧化铝中加上硫酸可以制得Al2(SO4)3,反应Ⅵ中氨气与硫酸反应生成(NH4)2SO4,反应Ⅴ中(NH4)2SO4转化为铵明矾,电解硫酸和硫酸铵的混合溶液,在阴极上得氢气,阳极上得(NH4)2S2O8,反应ⅤⅡ为(NH4)2S2O8与水反应生成双氧水和NH4HSO4,据此答题.
(1)由上述分析可知,废渣a为SiO2,母液不能蒸干的原因是减少可溶性杂质的析出及Al3+水解;
(2)反应ⅤⅡ为(NH4)2S2O8与水反应生成双氧水和NH4HSO4;
(3)根据题中数据,计算出铝元素质量、硫酸根离子质量,再根据总质量计算出水的质量,最后计算出铵明矾的化学式;
(4)依据电荷守恒可以计算另一种离子物质的量分析.(3)NH4Al(SO4)2•12H2O;
(5)根据电解原理阳极失电子发生氧化反应,SO42?失电子生成S2O82-,结合电荷守恒写出电极反应.
解答 解:(1)由上述分析可知,废渣a为SiO2,名称为二氧化硅,母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止,冷却结晶,得到铵明矾(含结晶水).母液不能蒸干的原因是减少可溶性杂质的析出及Al3+水解,
故答案为:二氧化硅,减少可溶性杂质的析出及Al3+水解
(2)根据元素守恒和题中信息可知,反应ⅤⅡ为(NH4)2S2O8与水反应生成双氧水和NH4HSO4,反应Ⅶ的化学方程式为(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2,
故答案为:(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2
(3)a.称取90.6g铵明矾样品,高温灼烧,得Al2O3残留固体10.20g,氧化铝的物质的量为:$\frac{10.20g}{102g/mol}$=0.1mol,含有0.2mol铝离子,质量为5.4g
b.称取90.6g铵明矾样品,用适量蒸馏水溶解,再加入稍过量的BaCl2溶液,经陈化、过滤、灰化,得BaSO493.2g;硫酸钡的物质的量为:$\frac{93.2g}{233g/mol}$=0.4mol,含有硫酸根离子的物质的量为0.4mol,质量为38.4g,
c.称取90.6g样品,加入足量的NaOH溶液,加热,产生气体依次通过碱石灰和浓硫酸,浓硫酸增重3.40g,浓硫酸增重的质量为氨气质量,氨气的物质的量为:$\frac{3.40g}{17g/mol}$=0.2mol,铵离子的物质的量为0.2mol,质量为3.6g,
90.6g样品中,含有水的质量为:90.6g-5.4-38.4-3.6=43.2g,水的物质的量为:$\frac{43.2g}{18g/mol}$=2.4mol,
n(NH4+):n(Al3+):n(SO42-)):n(H2O)=0.2:0.2:0.4:2.4=1:1:2:12,
所以铵明矾的化学式:NH4Al(SO4)2•12H2O
故答案为:NH4Al(SO4)2•12H2O;
(7)第(3)问测定铵明矾组成的方法a、b、c三个试验中,有一个实验不必实施也能推导出铵明矾的化学式,合理,铵根离子和氯离子只需测定一种,按照电荷守恒计算另一种阳离子的物质的量,所以合理,填a或c,
故答案为:a或c;
(5)根据电解原理阳极失电子发生氧化反应,SO42?失电子生成S2O82-,电极方程式为2SO42--2e-═S2O82-,
故答案为:2SO42--2e-=S2O82-.
点评 本题考查制备实验方案的设计,为高频考点,侧重考查化学流程的分析、基本操作、电解原理、离子浓度比较、化学反应的判断,把握工艺流程及发生的反应、混合物分离提纯等为解答的关键,题目难度中等,需要学生具备阅读获取信息能力、综合运用知识、信息分析问题解决问题能力.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | [Co (NH3)6]Cl3 | B. | [Co (NH3)3Cl3] | C. | [Co (NH3)4Cl2]Cl | D. | [Co (NH3)5Cl]Cl2 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 正常雨水的pH值是7 | |
B. | 冶炼金属钠用热分解法 | |
C. | 使用过的塑料可以随意丢弃 | |
D. | 治理水污染可以用混凝法、中和法、沉淀法等 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 向NaHSO3溶液中加入NaHSO4溶液:HSO${\;}_{3}^{-}$+H+═H2O+SO2↑ | |
B. | 铁溶于稀硝酸,溶液变黄:3Fe+8H++2NO3-═3Fe2++2NO↑+4H2O | |
C. | Ba(OH)2与H2SO4两稀溶液混合:Ba2++2OH-+2H++SO${\;}_{4}^{2-}$═BaSO4↓+2H2O | |
D. | AlCl3溶液中加入过量氨水:Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH${\;}_{4}^{+}$ |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | N是电源的正极 | |
B. | 右侧气孔逸出的气体可能为副产物O2 | |
C. | 石墨电极反应为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ | |
D. | 电解过程中阳离子交换膜左侧硫酸浓度基本不变,右侧减小. |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
容器 编号 | 温度(℃) | 起始物质的量(mol) | 平衡物质的量(mol) | |
A(g) | B(g) | C(g) | ||
Ⅰ | 387 | 0.20 | 0.080 | 0.080 |
Ⅱ | 387 | 0.40 | ||
Ⅲ | 207 | 0.20 | 0.090 | 0.090 |
A. | 该反应的正反应为放热反应 | |
B. | 达到平衡时,容器Ⅰ中的A体积分数与容器Ⅱ中的相同 | |
C. | 容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的短 | |
D. | 若起始时向容器Ⅰ中充入0.15 mol A、0.15 mol B 和0.10 mol C则反应将向逆反应方向进行 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 常温下在水中溶解性比KHCO3>K2CO3 | |
B. | 热稳定性K2CO3<KHCO3 | |
C. | 和酸反应放出CO2的快慢KHCO3>K2CO3 | |
D. | 等量的盐酸分别与足量KHCO3和K2CO3反应,产生CO2一样多 |
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