题目内容

某研究小组将一批废弃的线路板经浓硝酸和稀硫酸处理后得到一混合溶液,其中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属离子,并设计了以下两种流程以分别制取CuSO4·5H2O晶体和AlCl3
溶液:

已知:相关金属离子开始沉淀至完全沉淀时的pH范围为:
离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Cu2+
pH范围
2.2～3.2
5.5～9.0
4.1～5.0
5.3～6.6
请回答下列问题:
(1)加入H2O2的作用是　                                  ,欲使制取的CuSO4·5H2O晶体较为纯净,pH至少应调至　　　　。
(2)写出H2O2与Fe2+反应的离子方程式:                                      。
(3)流程②中加入适量Al粉起的作用是                      　　　。
(4)根据你所学的化学知识,由AlCl3溶液(不添加其他化学试剂)能否制得无水AlCl3　　　　(填“能”或“不能”),原因是　        。
(5)取体积为V(L)的酸浸液,向其中滴加a mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与所加的NaOH溶液的体积(L)关系如图。请用V1、V2、V3表示所取的酸浸液中n(Fe3+)∶n(Al3+)=　                   。
(1)将Fe2+氧化为Fe3+　5.0
(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(3)与酸浸液中Fe3+和H+反应生成Al3+
(4)不能　直接加热AlCl3溶液,会发生水解反应,最终得到氧化铝　(5)
(1)由相关金属离子沉淀,pH范围图表可知:Fe2+与Cu2+沉淀pH范围存在交叉,不易除去,故加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,可避免这一问题,并且调节pH为5.0,可以将Al3+与Fe3+同时除去。
(2)H2O2与Fe2+反应的离子方程式为:H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
(3)由流程图可知,滤渣是Fe(OH)3与Al(OH)3的混合物,加盐酸溶解后得到的是含FeCl3、AlCl3、HCl的混合物,为了得到较纯的AlCl3溶液,加入适量Al可以将FeCl3与HCl反应掉。
(4)AlCl3溶液中存在水解平衡:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,加热蒸发时,HCl会挥发造成平衡右移,最终得不到AlCl3。
(5)NaOH溶液的物质的量浓度为a,据图像可知:
V1～V2段发生反应为:
Al3++3OH-Al(OH)3↓,
Fe3++3OH-Fe(OH)3↓;
V2～V3段发生反应为:
Al(OH)3+OH-Al+2H2O,
据此可求出n(Al3+)=a(V3-V2),
n(Fe3+)=,
故n(Fe3+)∶n(Al3+)=。
练习册系列答案
相关题目
日常生活中使用的铝合金中的铝来自于电解氧化铝。工业上电解氧化铝要求其纯度不得低于98.2%，而天然铝土矿的氧化铝含量为50%～70%，杂质主要为SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等。工业生产铝锭的工艺流程示意图如下。

一些氢氧化物沉淀的pH如下表。
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Mg(OH)2
开始沉淀pH(离子初始浓度0.01 mol/L)
4
2.3
10.4
完全沉淀pH(离子浓度＜10－5mol/L)
5.2
4.1
12.4
 
请回答下列问题。
(1)实验室进行步骤④的操作名称为________。
(2)固体A的化学式为________，物质C的化学式为________。
(3)步骤④调节pH的范围为________。
(4)步骤⑥反应的化学方程式为________。
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℃、101 kPa时：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH1＝－197 kJ/mol；
H2O（g）=H2O（l）　ΔH2＝－44 kJ/mol；
2SO2（g）＋O2（g）＋2H2O（g）=2H2SO4（l）　ΔH3＝－545 kJ/mol。
则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是________。焙烧948 t明矾（M＝474 g/mol），若SO2的利用率为96%，可生产质量分数为98%的硫酸________t。
二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
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(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)    ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应：
(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)   ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1
二甲醚合成反应：
(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)    ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是____________________________________________(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响
________________________________________________________________________。
(3)有研究者在催化剂(含Cu­Zn­Al­O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_________________________________________________。

(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________
_____________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝_______________(列式计算。能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×106 J)。
由铝土矿（主要成分是Al2O3）炼制铝的工艺流程示意图如下：

（1）电解生成的铝在熔融液的       （填“上层”或“下层”），电解时不断消耗的电极是       （填“阴极”或“阳极”）。
（2）写出通入过量二氧化碳酸化时反应的离子方程式                                                                       
                                                                       。
（3）电解制备铝时，需加入冰晶石（Na3AlF6），其作用是           ，工业上可以用氟化氢气体、氢氧化铝和纯碱在高温条件下发生反应来制取冰晶石，写出该反应的化学方程式                                                                       。
（4）上述工艺所得铝中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池的阴极材料是       （填化学式），阳极的电极反应式为                                                                       。
（5）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
①控制一定条件进行电解（见图），此时铝表面可形成耐酸的致密氧化膜，其电极反应式为                                 ；

②钢材镀铝后，能防止钢材腐蚀，其原因是                                                                                                                                               。
下列叙述正确的是
A．金属镁着火时可用干冰灭火
B．二氧化硅可用作光导纤维
C．往氯水中通入SO2后，溶液的漂白性增强
D．由于铝在常温下不与氧气反应，所以铝制品具有抗腐蚀性
物质的量为0．10 mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧（产物不含碳酸镁），反应后容器内固体物质的质量可能为（  ）
A．3．2 gB．4．0 gC．4．2 gD．4．6 g
下列叙述正确的是
A．Fe在氯气中燃烧生成FeCl2
B．将AlCl3溶液逐滴滴入到NaOH溶液，先产生白色沉淀，最后沉淀消失
C．铁粉中混有铝粉既可用过量的NaOH溶液，也可以用过量FeCl3充分反应过滤除去
D．常温下，铝制品用浓硫酸或浓硝酸处理过，可耐腐蚀
工业上焙烧明矾[ KAl(SO4)2·12H2O]的化学方程式为：
4 KAl(SO4)2·12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3 +9SO2 +48H2O，下列判断正确的是
A．在焙烧明矾的反应中，还原剂与氧化剂的物质的量之比是3：4
B．最后得到的K2SO4溶液呈中性，所以c(K+)=c(SO42-)
C．焙烧产生的SO2可用于制硫酸,焙烧948 t明矾(M=" 474" g/mol)，若SO2的利用率为96%，可生产质量分数为98%的硫酸432 t
D．工业上冶炼Al2O3制得Al，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
Al＋3NiO(OH)＋NaOH   NaAlO2＋3Ni(OH)2

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