题目内容

（15分）用磷灰石制磷肥的副产品六氟硅酸钠(Na2SiF6)可制冰晶石(Na3AlF6)，冰晶石是电解铝的助熔剂,可降低氧化铝的熔点。下图是工业制铝的流程图：

（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程需__________个环节，第一步反应的方程式______________________________________________________________
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________溶液，滤渣是________    。
（3）分解脱硅和合成冰晶石化学反应方程式分别为：_________________、____________________。
（4）工艺过程中③和④的目的是_____________________，碳酸钠和二氧化碳是否够用               。
（5）电解Al2O3制Al时，I=200kA，一天制Al 1．430 t，电解效率是多少？         
（1）三   Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O          
（2）NaF       SiO2
（3）2Na2CO3+Na2SiF6=SiO2↓+2CO2↑+ 6NaF    6NaF +NaAlO2+2CO2=Na3AlF6↓+2Na2CO3    
（4）Na2CO3和CO2循环使用     理论正好，因有损耗均需补充
（5）88．7% 

试题分析：（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程，首先加足量的NaOH溶液，使Al转化为AlO2-,再向该溶液中加足量的硝酸或硫酸，这时Al变为Al3+．然后加入足量的氨水得到Al(OH)3沉淀，将其过滤出来，洗涤干净并烘干。最后灼烧Al(OH)3得到纯净的Al2O3。因此需要三个环节。第一步反应的方程式Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。（2）该制备工艺中有两次过滤操作，有流程图可知：在过滤操作①的滤液是NaF；滤渣是SiO2；（3）分解脱硅化学反应方程式是2Na2CO3+Na2SiF6=SiO2↓+2CO2↑+ 6NaF；合成冰晶石化学反应方程式分别为：6NaF +NaAlO2+2CO2=Na3AlF6↓+2Na2CO3 ；（4）工艺过程中③和④的目的是Na2CO3和CO2循环使用，提高物质的利用率、节能、环保。由第三步的方程式可知在理论上碳酸钠和二氧化碳恰好完全反应。而在实际应用使由于物质的利用率不可能100%，所以均需补充。（5）一天制Al 1．430 t，n(e-)=1．430×106g÷27g/mol×3=1．6×105mol．电量Q=1．6×105×6．02×1023×1．6×10-19=1．54×1010,消耗的电能n(e-)=2×105×3600×24=1．73×1010，所以电解效率是（1．54×1010÷1．73×1010）×100%=88．7%．
练习册系列答案
相关题目
甲、乙、丙三位同学分别用如下甲、乙、丙三套实验装置及化学药品（其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物）制取氨气．请你参与探究，并回答下列问题：

（1）三位同学制取氨气的化学方程式为：______．
（2）三位同学都用向下排空气法收集氨气，而不用排水法，其原因是______
A．氨气难溶于水　　　　B．氨气极易溶于水
C．氨气密度比空气大D．氨气密度比空气小
E．氨气密度比水大F．氨气密度比水小
（3）三位同学用上述装置制取氨气时，其中乙同学没有收集到氨气，收集不到氨气的主要原因是______（用化学方程式表示）．
（4）检验氨气是否收集满的方法是______．
A．闻到有氨气逸出
B．棉花被气体冲出
C．用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变蓝
D．用湿润的蓝色石蕊试纸在试管口检验，发现试纸变红
（5）三位同学都认为他们的实验装置也可用于加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气，你判断能够达到实验目的是______（填“甲”、“乙”或“丙”）．
（6）要得到干燥的氨气可选用______作干燥剂．
A．碱石灰（CaO和NaOH的混合物）
B．浓硫酸
C．浓硝酸
D．氢氧化钠溶液
（7）用如图丁装置进行喷泉实验，烧瓶中已装满干燥氨气（标准状况），引发水向上喷的操作是______．
暗紫色化合物A具有绿色、高电压和高能量的特点，近年来引起了电化学界的高度重视。在常温和干燥的条件下，化合物A可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，一段时间后转化为红褐色沉淀，同时产生一种气体单质。某兴趣小组的同学对化合物A进行组成分析，确定A中仅含有O、K、Fe三种元素。取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反应。过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色固体粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g。
（1）化合物A的化学式为        ；化合物A与H2O反应的离子方程式为                   。
（2）化合物A还可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂。原因是                          。
（3）化合物A的制备还可通过氧化法，试写出在KOH存在条件下用次氯酸钾氧化氢氧化铁制备A的化学方程式                          。
（4）目前，人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展。下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是      
A．亚硫酸钠B．KOHC．醋酸D．Fe(NO3)3
（5）为研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响，请设计一个实验方案     。
（16分）工业上可用软锰矿（主要成分是MnO2）和黄铁矿（主要成分是FeS2）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO3）。其工业流程如下：

回答下列问题：
（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（写一条）          。
（2）除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，其作用是：
                                                                                         。
（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)="0.01" mol?L-1，滤液中残留的c(Ca2+)=              〔已知：Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕，
（4）沉锰工序中，298K、c(Mn2+)为1.05 mol?L-1时，实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是                                            。

（5）沉锰工序中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程式是                                       。
（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是                                               。
副产品A的化学式是                。
课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：

如图甲是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段，甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置。

甲
(1)实验时应先点燃_____________(填“A”或“B”)处的酒精灯。
(2)硬质玻璃管中反应的化学方程式为__________________________________。
(3)乙同学认为甲装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理。如图乙是他设计的贮气瓶，尾气应从__________(填“a”或“b”)口通入(其他装置略)。

乙
(4)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设计在CO通入CuO之前，应先通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应，试对此作出评价。你认为丙的设计是否有必要？____________，理由是________________。
(5)如果开始时通入的是CO和CO2的混合气体，则应如何设计才能达到实验目的？_________________________________________________。
某兴趣小组为探究氮的化合物的性质，设计了如图所示实验装置，A为气体发生装置。

按上图连接好各仪器，检查装置气密性后，先将C处铂丝网加热至红热，再将A处产生的无色气体通过后面装置。片刻后可观察到F中铜片慢慢溶解。请回答下列问题：
(1)A制备气A中所用试剂，从下列固体物质中选取：①NH4HCO3、②NH4Cl、③Ca(OH)2)相对应的装置可以是________(填字母)。

(2)写出题干装置C中发生反应的化学方程式________，C处加热片刻后撤去酒精灯，铂丝仍保持红热，原因是________________________________________。
(3)铜片完全溶解后，发现F装置中溶液呈绿色，加水稀释后呈蓝色，有同学得出两种结论：①浓Cu(NO3)2溶液呈绿色，稀Cu(NO3)2溶液呈蓝色；②Cu(NO3)2溶液呈蓝色，呈绿色是由于溶液溶解过量的NO2，试设计实验验证哪一种结论正确______________________________________________________________。
(4)该兴趣小组同学共同设计了如图所示的实验装置，利用装置Ⅰ、Ⅱ制取气体，请回答下列问题：
①甲同学认为：利用装置Ⅱ可以收集H2、NH3等气体，但不能收集O2和NO，理由是______________________________________________。
②乙同学认为：利用装置Ⅱ作简易改进(不改变仪器装置)，可收集NO、O2，改进的方法是__________________________________________。
（16分）实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

（1）已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气,该反应中只有氮元素发生变价，写出该反应的化学方程式            。从下图中选择制取氮气的合适装置      。

（2）氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有                               。

（3）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是：                        ，锥形瓶中还可观察到的现象是：                     。
（4）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H+、OH-、              离子。
实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2（发生装置如右图所示）。

(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是＿（填序号）
A.往烧瓶中加人MnO2粉末
B.加热
C.往烧瓶中加人浓盐酸
(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：
甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。
乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。
丙方案：与已知量CaCO3（过量）反应，称量剩余的CaCO3质量。
丁方案：与足量Zn 反应，测量生成的H2体积。
继而进行下列判断和实验：
① 判定甲方案不可行，理由是            。
② 进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。
a.量取试样20.00 mL，用0 . 1000 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为         mol·L-1
b.平行滴定后获得实验结果。
③ 判断丙方案的实验结果        （填“偏大”、“偏小”或“准确”）。
［已知：Ksp（CaCO3 ) = 2.8×10-9、Ksp（MnCO3 ) = 2.3×10-11
④ 进行丁方案实验：装置如右图所示（夹持器具已略去）。

(i) 使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将   转移到  中。
(ii)反应完毕，每间隔1 分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是                         （排除仪器和实验操作的影响因素）。
（18分）某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验。（图中a、b、c表示止水夹）。

请按要求填空：
（1）利用B装置可制取的气体有             （至少填2种），写出实验室里利用A装置制取氯气的离子方程式                               。
（2）只用A、C、E相连后的装置用于制取Cl2并进行相关的性质实验。若在丙中加入适量水，即可制得氯水。将所得氯水分成两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象结论如下：
实验序号
实验操作
现 象
结 论
Ⅰ
将氯水滴入品红溶液
溶液褪色
氯气与水反应的产物有漂白性
Ⅱ
氯水中加入 NaHCO3粉末
有无色气泡产生
氯气与水反应的产物具有较强的酸性
 
①请评价实验Ⅰ、Ⅱ的结论是否合理？若不合理，请说明理由。 (任选1个实验进行评价。)   
实验序号
结论
理由
Ⅰ
 
 
Ⅱ
 
 
 
②若要利用上述A、C装置设计一个简单的实验，验证Cl2和I2的氧化性强弱，可以在甲、乙、丙中分别装入浓盐酸、MnO2、淀粉碘化钾溶液，根据丙中产生的现象是                        ，则可证明Cl2的氧化性强于I2 。
（3）B、D、E装置相连后，在B中盛装足量浓硝酸和铜片（放在有孔塑料板上），可制得NO2并进行有关实验。
①B中发生反应的化学方程式                             。
② 欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤：先关闭止水夹        （填写a、b或c），再打开止水夹       （填写a、b或c），若要使D烧杯中的水进入试管丁的操作是：通过              试管丁，使试管丁的NO2气体逸出，NO2与水接触后即可引发烧杯中的水倒流进入试管丁。

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