mL×10?3 L·mL?1=9.000×10?4 mol
25 mL溶液中:n(Al3+)=9.000×10?3 mol
1 mol (1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中n(Al3+)=(2-x)mol;n(SO42-)=3(1-x)mol (nAl3?)9.000?10?3mol2?x ==,解得x=0.41。 ?(nSO2)0.0100mol(31?x)4点睛:本题以碱式硫酸铝溶液的制备原理为背景,考查反应原理的理解、反应条件的控制和有关化学式的计算。解题的关键有:①向硫酸铝溶液中加入CaCO3生成碱式硫酸铝溶液,CaCO3的作用是调节pH促进Al3+水解,同时将SO42-转化为CaSO4沉淀;②理解溶液中的离子反应与实验滴定方法的定量计算,理清物质间的计量关系。
8.[2018新课标Ⅲ]KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题: (1)KIO3的化学名称是_______。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是________。“滤液”中的溶质主要是_______。“调pH”中发生反应的化学方程式为__________。 (3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________,其迁移方向是_____________。 ③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________(写出一点)。
【答案】(1)碘酸钾
(2)加热 KCl KH(IO3)2+KOH
2KIO3+H2O或(HIO3+KOH
KIO3+H2O)
(3)2H2O+2e-2OH-+H2↑ K+ a到b 产生Cl2易污染环境等
【解析】本题考查的是化学工业以及电化学的相关知识。应该从题目的化工流程入手,判断每步流程操作的目的,就可以顺利解决问题。
(1)根据氯酸钾(KClO3)可以推测KIO3为碘酸钾。
(2)将溶解在溶液中的气体排出的一般方法是将溶液加热,原因是气体的溶解度是随温度上升而下减小。第一步反应得到的产品中氯气在“逐Cl2”时除去,根据图示,碘酸钾在最后得到,所以过滤时KH(IO3)2应该在滤渣中,所以滤液中主要为KCl。“调pH”的主要目的是将KH(IO3)2转化为KIO3,所以方程式为:KH(IO3)2+KOH=2KIO3+H2O。
(3)①由图示,阴极为氢氧化钾溶液,所以反应为水电离的氢离子得电子,反应为2H2O + 2e- = 2OH- + H2↑。②电解时,溶液中的阳离子应该向阴极迁移,明显是溶液中大量存在的钾离子迁移,方向为由左向右,即由a到b。
③KClO3氧化法的最大不足之处在于,生产中会产生污染环境的氯气。
点睛:题目的电解过程,可以理解为:阳极区的单质碘和氢氧化钾反应:3I2 + 6KOH = KIO3 + 5KI + 3H2O,生成的碘离子在阳极失电子再转化为单质碘,单质碘再与氢氧化钾反应,以上反应反复循环最终将所有的碘都转化为碘酸钾。阴极区得到的氢氧化钾可以循环使用。
9.[2017江苏]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】(1)Al2O3+2OH?(2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 (4)4CO3+2H2O?4e?
2?2AlO2+H2O
?4HCO3+O2↑ H2
?(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3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与强碱溶液反应,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。
[来源学科网]
(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4CO3+2H2O?4e?
?2?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,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。
【名师点睛】本题通过化工流程考查了课本上学过的从铝土矿提取铝的元素化合物的知识,在问题中又结合原料的循环利用考查了电解原理。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上,分析时要从成本角度(原料是否廉价
易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑;解答时要先看框内,后看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”:本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论或性质→所以有什么变化→结论,如本题最后一个问题,只要注意了铝表面易生成氧化膜和氯化铵受热易分解这两条性质,即可想到分解产物对氧化膜的作用,所以备考时,要多看课本上元素化合物方面内容,知道学了哪些,大多数的试题的根都在课本上。
10.[2017海南]锂是最轻的活泼金属,其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题:
(1)用碳酸锂和_______反应可制备氯化锂,工业上可由电解LiCl-KCl的熔融混合物生产金属锂,阴
极上的电极反应式为__________。
(2)不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾,其原因是__________。
(3)硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分,可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬
脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是__________。
(4)LiPF6易溶于有机溶剂,常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解,其热分解产物为PF3和
__________。
【答案】(1)盐酸 Li+e
+
-
Li
(2)金属锂在CO2仍可燃烧
(3)分别取样品进行焰色反应,锂盐焰色为深红色,钠盐焰色为黄色,钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃) (4)LiF
【解析】(1)碳酸锂制备氯化锂,利用碳酸锂的性质与碳酸镁的性质相似,因此碳酸锂与盐酸反应制备氯化锂,根据电解原理,阴极上发生还原反应,得到电子,电极反应式为Li+e
+
-
Li;
(2)根据元素周期表中对角线原则,Li和Mg的性质相似,Mg能在CO2中燃烧,Mg与CO2反应生成MgO和C,因此锂也能与CO2反应,因此不能用CO2灭火;
(3)阳离子不同,阳离子属于碱金属元素,因此采用焰色反应进行鉴别,分别取样品进行焰色反应,锂盐焰色为深红色,钠盐焰色为黄色,钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃);
(4)LiPF6中Li显+1价,P显+5价,F显-1价,PF5中P显+5价,F显-1价,因此LiPF6分解不属于氧化还原反应,根据元素守恒,另一种产物中含有Li,即另一种产物是LiF。
【名师点睛】本题考查化学反应原理,涉及物质的制备,元素及其化合物的性质、焰色反应、电极反应式的书写等知识,本题从元素周期表中的对角线原则进行判断,Li和Mg处于对角线,性质具有一定的相似性,属于中等题,平时学生需要夯实基础,注意知识的综合运用。
11.[2017天津]H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列方法中的问题。 Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脱H2S的原理为: H2S+Fe2(SO4)3 4FeSO4+ O2+2H2SO4
S↓+2FeSO4+H2SO4
硫杆菌 2Fe2(SO4)3 +2H2O
105倍,该菌的作用是______________。 (1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×
(2)由图3和图4判断使用硫杆菌的最佳条件为______________。若反应温度过高,反应速率下降,其
原因是______________。
方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S
(3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式
为__________。 Ⅱ.SO2的除去
方法1(双减法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生
????Na2SO3溶液 NaOH溶液????②CaO①SO2(4)写出过程①的离子方程式:____________________________;CaO在水中存在如下转化:
CaO(s)+ H2O (l)
Ca(OH)2(s)
Ca2+(aq)+2OH?(aq)
从平衡移动的角度,简述过程②NaOH再生的原理____________________________________。 方法2:用氨水除去SO2
H2O的Kb=1.8×10?5,H2SO3的Ka1=1.3×10?2,Ka2=6.2×10?8。若氨水的浓度为2.0 (5)已知25℃,NH3·
mol·L?1,溶液中的c(OH?)=_________________ mol·L?1。将SO2通入该氨水中,当c(OH?)降至1.0×10?7 mol·L?1时,溶液中的c(SO3)/c(HSO3)=___________________。
【答案】(1)降低反应活化能(或作催化剂)
(2)30 ℃、pH=2.0 蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
2??
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