题目内容

实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4二主要流程如下:

(1)制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式                          
(2)如图所示,过滤操作中的一处错误是                

判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是           。高温焙烧时,用于盛放固体的仪器名称是           
(3)在25℃下,向浓度均为0.01 mol?L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成__________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式______________(已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Al(OH)3]="3×10" -34。)
(4)无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。

装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是         ;F中试剂的作用是          ;用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂为                 _
(5)将Mg、Cu组成的1.96g混合物投入过量稀硝酸中,充分反应后,固体完全溶解时收集到还原产物NO气体0.896L(标准状况),向反应后的溶液中加入2mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为                       g。

(1)   2 Al(OH)3+Mg (OH)2 = MgAl2O4  + 4H2O   
(2) 漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁    AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液);坩埚
(3) Al(OH)3        Al3++ 3NH3·H2O=Al(OH)3+ 3NH4+
(4) 除去HCl;吸收水蒸气;碱石灰(或NaOH与CaO混合物)
(5) 4.00g

解析试题分析:(1)根据流程图可知:制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的物质为Al(OH)3和Mg (OH)2,化学方程式为2 Al(OH)3+Mg (OH)2 = MgAl2O4  + 4H2O;
(2)过滤操作的要点是“一贴”、“二低”、“三靠”,该装置的错误是漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁;由流程知沉淀表面含有的杂质离子为NH4+和Cl-,检验沉淀是否洗净,可检验最后一次洗涤液是否含有Cl-,试剂为硝酸酸化的AgNO3溶液,固体的灼烧应在坩埚中进行;
(3)根据25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Al(OH)3]="3×10" -34,当Mg2+和Al3+浓度均为0.01 mol?L-1时,生成Mg(OH)2沉淀时所需OH-最小浓度大于生成Al(OH)3沉淀时所需OH-最小浓度,故先生成Al(OH)3沉淀,离子方程式为Al3++ 3NH3·H2O=Al(OH)3+ 3NH4+
(4)本实验的目的是制备无水AlCl3。结合题给装置图可知实验原理为:2Al+3Cl22AlCl3,题给信息“无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾”,所以制备过程要防止水蒸气的干扰。装置图中A为氯气的发生装置,B用来除去氯气中的氯化氢,应加饱和NaCl溶液,C中盛放浓硫酸除氯气中的水蒸气,F装置中盛浓硫酸用于防止外界空气中的水蒸气进入反应装置,G为氯气尾气处理装置,F和G装置可用一个装有碱石灰的干燥管或U形管来代替;
(5)该小题属于计算题。分析题意知:在反应过程中Mg和Cu均失两个电子生成Mg2+和Cu2+,Mg2+和Cu2+都与两个OH-反应生成Mg(OH)2和Cu(OH)2,即Mg和Cu失电子的物质的量和结合OH-的物质的量相等,又HNO3被还原为NO,生成1molNO得3mol电子。现收集到还原产物NO气体0.896L(标准状况),0.04mol,则得电子的物质的量为0.12mol,根据上述分析和电子守恒得Mg2+和Cu2+结合OH-的物质的量为0.12mol,其质量为2.04g,根据质量守恒定律知生成Mg(OH)2和Cu(OH)2沉淀的质量为4.00g。
考点:以无机工艺流程为载体考查化学方程式的书写、化学实验和相关计算

练习册系列答案
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某研究性学习小组拟探究在含Mg2+、Al3+ 的混合溶液中滴加NaOH溶液时,生成氢氧化物沉淀的过程。
【实验】在0.1 mol?L-1 MgSO4、0.05 mol?L-1Al2(SO4)3的混合溶液中滴加0.5 mol?L-1NaOH溶液,借助氢离子传感器和相应分析软件,测得溶液的pH随NaOH溶液的加入变化情况如图所示。

(1)为精确控制加入NaOH溶液的体积,可将NaOH溶液置于                         (填仪器名称)中滴加。
(2)图中有三个pH增加缓慢的阶段,第一阶段(a点前)对应的实验现象是                                                                 
(3)对第二阶段(b、c之间)溶液pH变化缓慢的本质,小组同学做出如下推测,请补充推测2和3:
推测1:生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH
推测2:                                    
推测3:                                           。
若推测1符合实际情况,则a点之前反应的离子方程式为                                    ,请据此描述Mg(OH)2、Al(OH)3两种物质在水溶液中溶解性的差异                                            
(4)请分析e点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验(可不填满):

较大量存在的含金属元素的离子
检验方法
 
 
 
 
 
 
 

用1-丁醇、溴化钠和较浓H2SO4混合物为原料,在实验室制备1-溴丁烷,并检验反应的部分副产物。(已知:NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑)现设计如下装置,其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请回答下列问题:

(1)仪器D的名称是           
(2)关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水,给A加热30分钟,制备1-溴丁烷。写出该反应的化学方程式                                                      
(3)理论上,上述反应的生成物还可能有:丁醚、1-丁烯、溴化氢等。熄灭A处酒精灯,在竖直冷凝管上方塞上塞子,打开a,利用余热继续反应直至冷却,通过B、C装置检验部分副产物。B、C中应盛放的试剂分别是                       
(4)在实验过程中,发现A中液体由无色逐渐变成黑色,该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为                                    ,可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管,以免污染空气。
(5)相关有机物的数据如下:

物质
熔点/0C
沸点/0C
1-丁醇
-89.5
117.3
1-溴丁烷
-112.4
101.6
丁醚
-95.3
142.4
1-丁烯
-185.3
-6.5
为了进一步精制1-溴丁烷,继续进行了如下实验:待烧瓶冷却后,拔去竖直的冷凝管,塞上带温度计的橡皮塞,关闭a,打开b,接通冷凝管的冷凝水,使冷水从     (填c或d)处流入,迅速升高温度至       ℃,收集所得馏分。
(6)若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g,蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g 1-溴丁烷,则1-溴丁烷的产率是            

碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】是一种用途广泛的化工原料,实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下:
步骤一:废铜屑制硝酸铜
如图,用胶头滴管吸取浓HNO3缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中(废铜屑过量),充分反应后过滤,得到硝酸铜溶液。

步骤二:碱式碳酸铜的制备
向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液,水浴加热至70℃左右,用0.4 mol/L的NaOH溶液调节pH至8.5,振荡,静置,过滤,用热水洗涤,烘干,得到碱式碳酸铜产品。
完成下列填空:
(1)写出浓硝酸与铜反应的离子方程式:                                
(2)上图装置中NaOH溶液的作用是_              。反应结束后,广口瓶内的溶液中,除了含有NaOH外,还有___           _(填写化学式)。
(3)步骤二中,水浴加热所需仪器有__    _、_        (加热、夹持仪器、石棉网除外);
(4)步骤二的滤液中可能含有CO32-,写出检验CO32-的方法:
                                                                        
(5)影响产品产量的主要因素有__                     __。
(6)若实验得到2.42 g样品(只含CuO杂质),取此样品加热至分解完全后,得到1.80 g固体,此样品中碱式碳酸铜的质量分数是___                _。

某同学从报刊上了解到菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐,决定用实验验证这一事实并检测草酸盐含量。进一步查阅资料得知,草酸(H2C2O4)是酸性强于醋酸的二元有机酸,还是一种还原性较强的物质,如2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O,草酸钙(CaC2O4)不溶于水和醋酸,能溶于强酸:CaC2O4+2H+= H2C2O4+Ca2+
(1)设计实验方案验证菠菜中含有草酸盐和碳酸盐,补充完成实验步骤、预期现象和结论。
限选试剂:1 mol·L-1 H2SO4、1 mol·L-1 HCl、0.1 mol·L-1 NaOH、1 mol·L-1 CaCl2、0.01 mol·L-1 KMnO4、澄清石灰水。

实验步骤
预期现象和结论
步骤1:将菠菜研磨后,浸泡、过滤得到澄清待测溶液。
 
步骤2:调节溶液至弱碱性,滴加足量CaCl2溶液。
出现白色沉淀,说明菠菜中可能含有草酸盐和碳酸盐。
步骤3:取步骤2的沉淀于试管中,     
                                     
                               
                                     
步骤4:                             
                                     
                               
                                     
 
(2)要准确测定菠菜中草酸盐含量,请回答有关问题:
① 操作:取m g菠菜样品,将其中草酸盐转化为CaC2O4沉淀分离出来,用盐酸溶解后,将溶液转入_________中加水配制成100mL溶液。每次用_____________移取25.00mL该溶液,用0.0100mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,平均消耗标准溶液V mL。
② 计算:菠菜中草酸盐(以C2O42计)的质量分数为___________________。(只列式不计算。C2O42的化学式量为88)
③ 讨论:用标准KMnO4溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液,结果可能偏高,原因是                                               

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