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17.以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-氧化铝,既降低环境污染又可提高铝资源的利用率.已知铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3),其制备实验流程如下:

(1)铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O.
(2)用图中“滤渣”和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为B(填选项编号).

(3)在实验流程中,加30%的H2O2溶液发生的离子反应方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.
(4)验证“沉铁”后,溶液中是否还含有铁离子的操作方法为静置,溶液澄清后,继续向上层清液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若无现象,则溶液中不含有铁元素,反之,则有
(5)若用调节pH溶液“沉铁”,则得到Fe(OH)3,已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,则该温度下反应Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+的平衡常数为2.5×10-5
(6)煅烧硫酸铝铵晶体,发生的主要反应为:4[NH4Al(SO42•12H2O]═2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O,将产生的气体通过如图所示的装置.

①集气瓶中收集到的气体是N2.(填化学式)
②KMnO4溶液褪色,发生的离子反应方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+

分析 铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3),加稀硫酸,Al2O3、FeO、Fe2O3转化为离子,SiO2不溶于硫酸,过滤,滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+,加双氧水,Fe2+被氧化为Fe3+,加入K4[Fe(CN)6]Fe3+转化为沉淀,过滤,在滤液中加入硫酸铵,生成NH4Al(SO42,结晶、干燥、煅烧得到α-Al2O3
(1)氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和水;
(2)能够焙烧固体的装置是坩埚,NaOH能和二氧化硅反应生成硅酸钠,所以不能采用瓷坩埚灼烧;
(3)在实验流程中,H2O2具有氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子;
(4)铁离子和铁氰化钾反应产生沉淀;
(5)该反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{3}({H}^{+})}{c(F{e}^{3+})}$;
(6)①煅烧硫酸铝铵晶体,发生的主要反应为:4[NH4Al(SO42•12H2O]═2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O,混合气体通入饱和的亚硫酸氢钠溶液中,氨气和三氧化硫溶解,剩余气体通入高锰酸钾溶液,二氧化硫被氧化生成硫酸根离子,剩余的气体采用排水法收集;
②二氧化硫被酸性高锰酸钾溶液氧化而导致KMnO4溶液褪色,二者发生氧化还原反应生成锰离子、硫酸根离子和氢离子.

解答 解:铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3),加稀硫酸,Al2O3、FeO、Fe2O3转化为离子,SiO2不溶于硫酸,过滤,滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+,加双氧水,Fe2+被氧化为Fe3+,加入K4[Fe(CN)6]Fe3+转化为沉淀,过滤,在滤液中加入硫酸铵,生成NH4Al(SO42,结晶、干燥、煅烧得到α-Al2O3
(1)氧化铝属于两性氧化物,能溶于强酸和强碱溶液,氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和水,反应方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O,故答案为:Al2O3+3H2SO4=Al2(SO43+3H2O;
(2)能够焙烧固体的装置是坩埚,NaOH能和二氧化硅反应生成硅酸钠,所以不能采用瓷坩埚灼烧,所以应该采用铁坩埚,故选B;
(3)在实验流程中,H2O2具有氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(4)铁离子和铁氰化钾反应产生沉淀,其检验方法是:静置,溶液澄清后,继续向上层清液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若无现象,则溶液中不含有铁元素,反之,则有,
故答案为:静置,溶液澄清后,继续向上层清液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若无现象,则溶液中不含有铁元素,反之,则有;
(5)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38,c(H+)=$\frac{1{0}^{-14}}{c(O{H}^{-})}$,反应Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+的平衡常数K=$\frac{{c}^{3}({H}^{+})}{c(F{e}^{3+})}$=$\frac{1{0}^{-42}}{c(F{e}^{3+}).{c}^{3}(O{H}^{-})}$=2.5×10-5,故答案为:2.5×10-5
(6)①煅烧硫酸铝铵晶体,发生的主要反应为:4[NH4Al(SO42•12H2O]═2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O,混合气体通入饱和的亚硫酸氢钠溶液中,氨气和三氧化硫溶解,剩余气体通入高锰酸钾溶液,二氧化硫被氧化生成硫酸根离子,剩余的气体N2 采用排水法收集,故答案为:N2
②二氧化硫被酸性高锰酸钾溶液氧化而导致KMnO4溶液褪色,二者发生氧化还原反应生成锰离子、硫酸根离子和氢离子,离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+,故答案为:2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+

点评 本题以氧化铝提取工艺流程为载体,考查元素化合物性质及相互转化、氧化还原、离子方程式、实验基本操作等知识点,注意把握制备原理、把握物质的性质以及相关反应方程式的书写,难点是离子方程式的书写及平衡常数计算.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L的硫酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得甲、乙两烧杯中生成的气体体积之比为2:3,则加入的铝粉质量可能为(  )
A.2.7gB.8.1gC.5.4gD.10.8g

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8.常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等,废弃后进入环境将造成严重危害.某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源
(1)铜帽溶解时加入H2O2的目的是Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O(用化学方程式表示).
(2)滤渣的主要成分为含锰混合物,向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止.主要反应为:2MnO(OH)+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4═3MnSO4+4CO2↑+6H2O.
①当1mol MnO2参加反应时,共有4mol 电子发生转移.
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应,试写出该反应的化学方程式:2MnO(OH)+6HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl2+Cl2↑+4H2O.
(3)碱性锌锰干电池的电解质为KOH溶液,已知其总反应方程式为:
Zn+2MnO2+2H2O═3MnOOH+Zn(OH)2,其负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
(4)ZnO 和Al2O3的化学性质相似,写出ZnO和NaOH溶液反应的离子方程式:ZnO+2OH-=ZnO22-+H2O.

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5.下列说法正确的是(  )
A.用草酸钠标定高锰酸钾溶液的实验中,滴定终点的判断为:当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时,溶液由无色变为浅紫色,且半分钟内不褪色
B.探究“影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素”的实验中,需要用到的计量仪器只需量筒、温度计
C.在溴富集过程中,可在分液漏斗中加入1mL溴水,再向其中加入3mL四氯化碳,振荡,静置、分液,得下层液体
D.在两支试管中分别加1ml无水乙醇和1.5g苯酚固体,再加等量等体积的钠,比较乙醇、苯酚羟基上氢原子的活泼性

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12.Ⅰ.锌是人体健康所必需的元素,葡萄糖酸锌是一种常用的补锌剂,对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要作用.工业上以葡萄糖酸钙为原料通过如下两步制备葡萄糖酸锌:

步骤1:充分反应后,过滤除去CaSO4沉淀.
步骤2:将葡萄糖酸溶液与ZnO混合.
(1)步骤2中,待其充分反应后,须继续加入葡萄糖酸溶液至pH为5.8,目的是抑制Zn2+的水解.
(2)下列物质可替代ZnO的是b、e(填字母).
a.NH3•H2O      b.Zn(OH)2       c.NaOH      d.ZnSO4e.ZnCO3
Ⅱ.葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质.葡萄糖酸钙可通过以下反应制得:
C6H12O6(葡萄糖)+Br2+H2O→C6H12O7(葡萄糖酸)+2HBr
2C6H12O7(葡萄糖酸)+CaCO3→(C6H11O72 Ca (葡萄糖酸钙)+H2O+CO2
相关物质的溶解性见下表:
物质名称葡萄糖酸钙葡萄糖酸溴化钙氯化钙
水中的溶解性可溶于冷水
易溶于热水
可溶易溶易溶
乙醇中的溶解性微溶微溶可溶可溶
实验流程如下:
请回答下列问题:
(3)第①步中溴水氧化葡萄糖可以用如图装置,其中水浴加热的原因是溶液受热均匀,且便于控制温度

(4)第②步中所加CaCO3还发生了其他反应,写出其中一个主要反应的方程式CaCO3+2HBr=CaBr2+CO2↑+H2O;
(5)第③步需趁热过滤,原因是葡萄糖酸钙冷却后结晶析出,如不趁热过滤会损失产品;第④步加入乙醇的作用是可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙析出;
(6)第⑥步中,下列洗涤剂最合适的是D.
A.冷水 B.热水 C.乙醇 D.乙醇-水混合溶液.

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2.只用一种试剂可以区别NH4Cl、MgCl2、FeSO4、AlCl3、FeCl3五种溶液,这种试剂是(  )
A.稀硫酸B.氨水C.AgNO3 溶液D.NaOH溶液

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.只用一种试剂就可将AgNO3、KSCN、NaCl、NaOH四种无色溶液区分开,这种试剂是(  )
A.BaCl2溶液B.FeCl2溶液C.FeCl3溶液D.Fe(NO32溶液

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.在一定温度下,有a.盐酸   b.硫酸   c.醋酸三种酸:
(1)写出醋酸的电离方程式:CH3COOH?CH3COO-+H+;当其物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是b>a>c;(用a、b、c表示,下同)
(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,中和NaOH的能力由大到小的顺序是b>a=c;
(3)若三者c(H+)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序为c>a>b;
(4)当三者c(H+)相同且相同体积时,分别放入足量的锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是c>a=b;
(5)当c(H+)相同、体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌,若产生相同体积的H2(相同状况),则反应所需时间的由由大到小的顺序是a=b>c;
(6)将c(H+)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后,c(H+)由大到小的顺序是c>a=b.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.现有AlCl3和FeCl3混合溶液,其中Al3+和Fe3+的物质的量之和为0.1mol,在此溶液中加入90mL浓度为4mol/L的NaOH溶液,使其充分反应,设Al3+的物质的量与总物质的量的比值为x.
(1)根据反应的化学方程式计算x=0.4时,溶液中产生的沉淀是什么,其物质的量是多少?
(2)计算沉淀中只有Fe(OH)3时的x的取值范围.请在图中画出沉淀总量(mol)随x(0→1)变化的曲线.

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