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铝是地壳中含量最高的金属元素,其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g) △H=a kJ·mol-1
3AlCl(g)=3Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1
①反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
②Al4C3是反应过程的中间产物。Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式 。
(2)镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料,可在氩气保护下,将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为
Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al。得到的混合物Y(17MgH2+12Al)在一定条件下释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是 。
②在6.0mol·L-1HCl溶液中,混合物Y能完全释放出H2。1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应,释放出H2的物质的量为 。
③在0.5 mol·L-1 NaOH和1.0 mol·L-1 MgCl2溶液中,
混合物Y均只能部分放出氢气,反应后残留固体物质X-射线衍射谱图如右图所示(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。在上述NaOH溶液中,混合物Y中产生氢气的主要物质是
(填化学式)。
(3)铝电池性能优越,Al-AgO电池可用作水下
动力电源,其原理如右下图所示。该电池反应
的化学方程式为:
。
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铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:
回答下列问题:
(1)写出反应1的化学方程式 ;
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是 ,反应2的离子方程式为 ;
(3)E可作为建筑材料,化合物C是 ,写出由D制备冰晶石的化学方程式 ;
(4)电解制铝的化学方程式是 ,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是 。
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金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应2Cu2S+2H2SO4+5O2==4CuSO4+2 H2O,该反应的还原剂是 ,当1mol O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为 mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是
(3)右图为电解精炼银的示意图, (填a或b)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体生成,则生成该气体的电极反应式为
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用为
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柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备:FeSO4+Na2CO3=FeCO3↓+Na2SO4 FeCO3+C6H8O7=FeC6H6O7+CO2↑+H2O 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Al3+ | 3.0 | 5.0 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
(1)制备FeCO3时,选用的加料方式是 (填字母),原因是
。
a.将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是
。
(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,80℃下搅拌反应。①铁粉的作用是 。②反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是 。
(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是
。
(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,
,得到FeSO4溶液, ,得到FeSO4·7H2O晶体。
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氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为 。
(3)滤渣2的成分是 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑
利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体可以是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是 (填字母)。
a.NaOH 溶液 b.Na2CO3溶液 c.稀硝酸 d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式: 。
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银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:
(注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃)
(1)电解精炼银时,阴极反应式为 ;滤渣A与稀HNO3反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为 。
(2)固体混合物B的组成为 ;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为 。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式: CuO + Al2O3 CuAlO2 + ↑
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2,至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。
(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。
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合金是建造航空母舰的主体材料。
(1) 航母升降机可由铝合金制造。
① 铝元素在周期表中的位置为 。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得。提取过程中通入的气体为 。
② Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其化学方程式为 。
焊接过程中使用的保护气为 (填化学式)。
(2) 航母舰体为合金钢。
① 舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为 。
② 航母用钢可由低硅生铁冶炼而成,则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为 。
(3) 航母螺旋桨主要用铜合金制造。
① 80.0gCu-Al合金用酸完全溶解后,加入过量氨水,过滤得白色沉淀39.0g,则合金中Cu的质量分数为 。
② 为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调pH,当pH=3.4时开始出现沉淀,分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合题8图信息推断该合金中除铜外一定含有 。
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碳酸氢纳俗称“小苏打”,是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物,可用作膨松剂,制酸剂,灭火剂等。工业上用纯碱溶液碳酸化制取碳酸氢钠。
54.某碳酸氢钠样品中含有少量氯化钠。称取该样品,用0.1000mol/L盐酸滴定,耗用盐酸20.00mL。若改用0.05618mol/L硫酸滴定,需用硫酸 mL(保留两位小数)。
55.某溶液组成如表一:
问该溶液通入二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体。取出晶体后溶液组成如表二:
计算析出的碳酸氢纳晶体的质量(保留1位小数)。
56.将组成如表二的溶液加热,使碳酸氢纳部分分解,溶液中NaHCO3的质量由428.8kg降为400.3kg,补加适量碳酸纳,使溶液组成回到表一状态。计算补加的碳酸纳质量(保留1位小数)。
57.某种由碳酸钠和碳酸氢钠组成的晶体452kg溶于水,然后通入二氧化碳,吸收二氧化碳44.8(标准状况),获得纯的碳酸氢钠溶液,测得溶液中含碳酸氢钠504kg。通过计算确定该晶体的化学式。
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明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO4)2·12H2O]。从明矾制备Al、K2SO4、和H2SO4的工艺过程如下所示:
焙烧明矾的化学方程式为:4KAl(SO4)2·12H2O + 3S === 2K2SO4 + 2Al2O3 + 9SO2 + 48H2O
请回答下列问题:
(1)在焙烧明矾的反应中,还原剂是 。
(2)从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 。
(3)Al2O3在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如右图所示,该晶体中Al的配位数是 。
(4)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式是 。
(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101kPa时:
2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H1= -197 kJ /mol;
H2O(g) H2O(l) △H2=-44 kJ/mol;
2SO2(g)+ O2(g)+ 2H2O(g)===2H2SO4 △H3=-545 kJ/mol。
则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是 ① 。
焙烧948 t明矾(M = 474 g/mol),若SO2的利用率为96%,可产生质量分数为98%的硫酸 ② t。
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