题目内容

7．某煤渣主要含有Al2O3、SiO2，可制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）3•2Al（OH）3]溶液，用于烟气脱硫，减少SO2的排放，其制备流程：

已知：25℃，Ksp（CaCO3）=2.8×10-9，Ksp（CaSO4）=9.1×10-6．
（1）操作①的名称过滤．
（2）酸浸时反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可采取的措施把煤渣粉碎，搅拌（使粉煤灰与硫酸溶液充分接触）、增大硫酸浓度（写2条）．
（3）固体2的化学式是CaSO4，试分析固体2生成的主要原因（用离子方程式结合文字简要说明）CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，增大了Ca2+浓度，使c（Ca2+）•c（SO42-）＞Ksp（CaSO4），导致Ca2++SO42-=CaSO4↓ 或：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，促进CaCO3（s）沉淀溶解平衡向溶解方向移动，增大了Ca2+浓度，使c（Ca2+）•c（SO42-）＞Ksp（CaSO4），促进CaSO4（s）沉淀溶解平衡向沉淀方向移动；；
（4）碱式硫酸铝溶液吸收SO2生成Al2（SO4）3•Al2（SO3）3，再向该溶液通入足量空气，生成一种硫酸盐，用于制备碱式硫酸铝溶液的循环使用，试写出有关反应的化学方程式：Al2（SO4）3•2Al（OH）3+3SO2=Al2（SO4）3•Al2（SO3）3+3H2O、2Al2（SO4）3•Al2（SO3）3+3O2=4Al2（SO4）3．

分析 煤渣主要含有Al2O3、SiO2，向煤渣中加入稀硫酸，发生反应Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，SiO2不反应，然后采用过滤方法得到固体1为SiO2，溶液中溶质为稀硫酸和Al2（SO4）3，调节溶液pH为3.6，然后加入CaCO3粉末，发生反应CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，CaSO4为微溶物，所以滤渣2的成分主要为CaSO4，过滤得滤液，
（1）分离难溶性固体和溶液采用过滤方法；
（2）氧化铝属于两性氧化物，能和稀硫酸反应生成盐和水；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可以采用增大溶液浓度、升高温度或增大反应物接触面积等方法；
（3）固体2的化学式是CaSO4，钙离子浓度增大导致c（Ca2+）•c（SO42-）＞Ksp（CaSO4）；
（4）Al2（SO4）3•2Al（OH）3和SO2反应生成Al2（SO4）3•Al2（SO3）3，Al2（SO4）3•Al2（SO3）3被O2氧化生成Al2（SO4）3．

解答 解：煤渣主要含有Al2O3、SiO2，向煤渣中加入稀硫酸，发生反应Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，SiO2不反应，然后采用过滤方法得到固体1为SiO2，溶液中溶质为稀硫酸和Al2（SO4）3，调节溶液pH为3.6，然后加入CaCO3粉末，发生反应CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，CaSO4为微溶物，所以滤渣2的成分主要为CaSO4，过滤得滤液，
（1）分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，氧化铝能溶于稀硫酸、二氧化硅难溶于稀硫酸，所以采用过滤方法分离，故答案为：过滤；
（2）氧化铝属于两性氧化物，能和稀硫酸反应生成盐和水，离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可以采用增大溶液浓度、升高温度或增大反应物接触面积等方法；
故答案为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；把煤渣粉碎，搅拌（使粉煤灰与硫酸溶液充分接触），适当延长酸浸的时间，增大硫酸浓度，升高温度；
（3）固体2的化学式是CaSO4，CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，增大了Ca2+浓度，使c（Ca2+）•c（SO42-）＞Ksp（CaSO4），导致Ca2++SO42-=CaSO4↓ 或：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，促进CaCO3（s）沉淀溶解平衡向溶解方向移动，增大了Ca2+浓度，使c（Ca2+）•c（SO42-）＞Ksp（CaSO4），促进CaSO4（s）沉淀溶解平衡向沉淀方向移动；
故答案为：CaSO4；CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，增大了Ca2+浓度，使c（Ca2+）•c（SO42-）＞Ksp（CaSO4），导致Ca2++SO42-=CaSO4↓ 或：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，促进CaCO3（s）沉淀溶解平衡向溶解方向移动，增大了Ca2+浓度，使c（Ca2+）•c（SO42-）＞Ksp（CaSO4），促进CaSO4（s）沉淀溶解平衡向沉淀方向移动；
（4）Al2（SO4）3•2Al（OH）3和SO2反应生成Al2（SO4）3•Al2（SO3）3，Al2（SO4）3•Al2（SO3）3被O2氧化生成Al2（SO4）3，反应方程式为Al2（SO4）3•2Al（OH）3+3SO2=Al2（SO4）3•Al2（SO3）3+3H2O、2Al2（SO4）3•Al2（SO3）3+3O2=4Al2（SO4）3，
故答案为：Al2（SO4）3•2Al（OH）3+3SO2=Al2（SO4）3•Al2（SO3）3+3H2O；2Al2（SO4）3•Al2（SO3）3+3O2=4Al2（SO4）3．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查离子反应、难溶物溶解平衡及基本操作，明确物质的性质及基本操作方法即可解答，难点是（3）题，知道浓度积与溶度积的关系，题目难度不大．

练习册系列答案
相关题目
15．在1mol/L的（NH4）2SO4溶液中，下列有关离子浓度大小比较中，正确的是（　　）
A．c（NH4+）=2c（SO42-）＞c（H+）=c（OH-）B．c（NH4+）＞c（SO42-）＞c（H+）＞c（OH-）
C．c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）D．c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（OH-）＞c（H+）
16．以炼铅厂铅锌烟灰（主要成分为ZnO，还含有少量Fe2+、Mn2+及微量其他重金属离子）为原料生产氯化锌的工艺流程如下：

（1）“酸浸”时一般控制温度为30℃，温度不宜过高的原因是减少氯化氢的挥发．
（2）“氧化”时需控制溶液的pH为5．写出KMnO4氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式MnO4-+3Fe2++4H+=3Fe3++MnO2↓+2H2O．实际生产中高锰酸钾用量远多于理论用量的原因是部分高锰酸钾氧化氯离子而消耗．
（3）物质A的化学式是Zn．
（4）写出流程中省略的操作步骤：蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，冰水洗涤，低温烘干，若操作不当则会产生杂质Zn（OH）Cl，欲降低产品中该杂质的含量，可以采取的方法是控制蒸发时的温度不宜过高，或者向滤液中加入适量的盐酸．
15．湿法炼锌为现代炼锌的主要方法，下列是以硫化锌精矿为原料制备单质锌的工业流程．

（1）烟气不能直接排放，可用于制取一种常见的强酸，该强酸为H2SO4
（2）浸出液以硫酸锌为主，还含有Fe3+、Fe2+、A13+、Cu2+、Cd2+、C1一等杂质，会影响锌的电解，必须除去．净化过程如下：
①在酸性条件下，用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
②将浸出液的pH调节为5.5左右，使Fe3+、A13+形成沉淀而除去，可选用的试剂为C（填字母）
A．NaOH B．NH3•H2O C．ZnO D．H2SO4
③用Zn除去Cu2+和Cd2+
④用Ag2SO4除去Cl一，发生的反应为Ag2SO4+2Cl一?2AgCl+SO42-，室温下该反应的平衡常数K=1.5×1015[已知室温下Ksp（Ag2SO4）=6.0x 10-5，Ksp（AgCl）=2.0x 10-10]
（3）控制一定条件，用惰性电极电解硫酸锌溶液制取锌，锌在阴极析出，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+ （或4OH--4e-=O2↑+2H2O）．
2．氨水、胆矾都是中学实验室中常见的化学试剂，它们在工农业生产上也都有广泛应用．
某研究性学习小组为测定氨水的浓度，并用氨水作提纯胆矾时的试剂，根据所查阅资料设计实验如下：
查阅资料：
①甲基橙的变色范围：pH＜3.1红色，pH=3.1～4.4橙色，pH＞4.4黄色
②酚酞的变色范围：pH＜8.2无色，pH=8.2～10.0粉红色，pH＞10.0红色
③已知：Fe3+、Fe2+、Cu2+转化为氢氧化物时相应的pH如下表1：
 Fe（OH）3Fe（OH）2Cu（OH）2
开始沉淀时的pH2.77.65.2
完全沉淀时的pH3.79.66.4
表1
编号1234
盐酸体积/mL25.0525.0026.8024.95
表2 
实验一　标定氨水的浓度
取25.00mL约为0.10mol•L-1氨水于锥形瓶中，用0.1000mol•L-1盐酸进行滴定，实验所得数据如上表2所示：
（1）滴定产物水解的离子方程式为NH4Cl+H2O?NH3．H2O+HCl，由此可推知选择的滴定指示剂应为甲基橙．（填“甲基橙”或“酚酞”）
（2）该氨水的准确浓度为0.1000mol•L-1．（精确到小数点后四位）
（3）编号3中溶液的离子浓度由大到小的顺序为c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）．
实验二 提纯胆矾晶体
某学习小组同学拟从含FeSO4、Fe2（SO4）3杂质的CuSO4溶液中提纯胆矾，其主要实验步骤如下：
第一步 往混合液中加入3% H2O2溶液充分反应后，再加入稀氨水调节溶液pH，过滤．
第二步 往滤液中加入稀硫酸调节溶液pH 至1～2，提纯胆矾．
（4）加入3% H2O2溶液的作用是将Fe 2+氧化为Fe 3+．
（5）加稀氨水调节pH应调至范围3.7-5.2之间．
（6）下列物质可用来替代稀氨水的是BC．（填字母）
A．NaOH  B．Cu（OH）2 C．CuO   D．NaHCO3．
12．水煤气法制甲醇工艺流程框图如下：

 （注：除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H2，15～18%的CO，11～13%的CO2，少量的H2S、CH4，除去H2S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH4转化成CO，得到CO、CO2和H2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成）
（1）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：
CH4 （g）+$\frac{3}{2}$O2 （g）?CO（g）+2H2O （g）△H=-519KJ•mol-1．工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）
①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是Z（填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是催化活性高、速度快、反应温度较低．
（2）合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H=-181.6kJ•mol-1．T4℃下此反应的平衡常数为160．此温度下，在密闭容器中加入CO、H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质H2COCH3OH
浓度/（mol•L-1）0.20.10.4
①比较此时正、逆反应速率的大小：v正＞v逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入同样多的CO、H2，在T5℃反应，10 min后达到平衡，此时c（H2）=0.4 mol•L-1，则该时间内反应速率v（CH3OH）=0.03mol•（L•min）-1．
（3）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是提高原料CO、H2的利用率（或提高产量、产率亦可）；．
（4）下图1为“镁-次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金．

E为该燃料电池的负极极（填“正”或“负”）．F电极上的电极反应式为ClO-+2e-+H2O═Cl-+2OH-．
（5）乙醛酸（HOOC-CHO）是有机合成的重要中间体．工业上用“双极室成对电极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸．
①在N电极上乙二酸生成乙醛酸的电极反应式为HOOC-COOH+2e-+2H+═HOOC-CHO+H2O．
②若有2molH+通过质子交换膜完全参与反应，则生成的乙醛酸为2mol．
19．把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物溶于足量水中，有0.58g白色沉淀析出，向所得的浑浊液中，逐渐加入1mol/L盐酸，加入盐酸的体积与生成沉淀的质量关系如图所示．则混合物中NaOH质量为（　　）
A．3.6gB．4gC．4.4gD．4.8g
16．X、Y、Z三种元素，原子序数依次减小．X是第四周期主族元素，其部分电离能如图1所示；X、Y元素具有相同的最高正化合价；Z原子价电子排布式nsnnpn．回答下列问题：

（1）X原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2．由X元素构成的单质属于金属晶体．
（2）电负性：X＜Y（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）元素Z的一种氢化物（化学式为Z2H4）是重要的化工原料．有关Z2H4分子的说法正确的是BCD（填字母）．
A．分子中含有氢键
B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色．
C．含有5个σ键和1个π键
D．Z的原子与氢原子形成的化学键可以旋转
（4）X的氧化物与钛（Ti）的氧化物相互作用，能形成钛酸盐，其晶体结构示意图如图2所示（X、Ti和O三种元素对应的离子分别位于立方体的体心、顶点和面心）．
该晶体的化学式为：CaTiO3；
推测该晶体具有下列那些物理性质：BC
A：固态时能导电．   B：熔化状态能导电．C：有较高的熔点．   D：硬度很小．
17．已知A、B、C、D的原子序数都不超过18，它们的离子aA2+、bB+、cC2-、dD-均具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（　　）
A．原子序数：a＞b＞c＞d
B．离子半径：A2+＞B+＞C2-＞D-
C．单质还原性：B＞A，单质氧化性：D＞C
D．离子还原性：C2-＞D-，离子氧化性：B+＞A2+

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