题目内容

2．硅藻土是一种硅质岩石，主要分布在中国、美国等国．它主要由古代硅藻的遗骸所组成．其化学成分以SiO2为主，可用SiO2•nH2O表示，并含有少量的有机质、Al2O3、Fe2O3和MgO等杂质．如图是生产精制硅藻土并获得Al（OH）3的工艺流程．
（1）该工艺流程中多处涉及到过滤操作，其需要用到的玻璃仪器主要有烧杯、玻璃棒、（普通）漏斗．
（2）假设所得反应Ⅰ的滤液中各种金属阳离子的浓度均为0.001mol/L（ 查数据可知部分难溶物的溶度积Ksp数值如下表所示（25℃））
难溶物溶度积Ksp
Mg（OH）21.8×10-11
Al（OH）31.0×10-33
Fe（OH）38.0×10-38
①由数据分析可知，向反应Ⅰ的滤液中逐滴加入NaOH溶液，金属阳离子的沉淀顺序依次为：Fe3+＞Al3+＞Mg2+．（用“离子符号”回答）
②当Fe3+恰好沉淀完全时溶液的PH值为3.3．（已知：lg2=0.3）
（3）反应Ⅲ中生成Al（OH）3沉淀的离子方程式是AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓．
（4）实验室用酸碱滴定法测定硅藻土中硅含量的步骤如下：
步骤1：准确称取样品a g，加入适量KOH固体，在高温下充分灼烧，冷却，加水溶解．
步骤2：将所得溶液完全转移至塑料烧杯中，加入硝酸至强酸性，得硅酸浊液．
步骤3：向硅酸浊液中加入NH4F溶液、饱和KCl溶液，得K2SiF6沉淀，用塑料漏斗过滤并洗涤．
步骤4：将K2SiF6转移至另一烧杯中，加入一定量蒸馏水，采用70℃水浴加热使其充分水解（K2SiF6+3H2O=H2SiO3+4HF+2KF）．
步骤5：向上述水解液中加入数滴酚酞，趁热用浓度为c mol/L NaOH的标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液V mL．
①步骤3中采用饱和KCl溶液洗涤沉淀，其目的是洗去沉淀表面的HF等杂质；增大K+浓度，减少K2SiF6的损失．
②步骤5中判断滴定终点的现象是最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色，且30s不褪色．
③已知样品中SiO2的质量分数可用公式“w（SiO2）=$\frac{15cV×1{0}^{-3}}{a}$×100%”进行计算．
由此分析步骤5中与NaOH标准溶液发生中和反应的酸为B．
A．H2SiO3       B．HF        C．H2SiO3和HF         D．无法确定

分析 硅藻土中含有二氧化硅和有机质及少量的Al2O3、Fe2O3、MgO等杂质，这些物质中只有有机物能燃烧；向所得固体中加入稀硫酸，发生的反应为Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H3O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、MgO+H2SO4=MgSO4+H2O，二氧化硅不反应，过滤后得到的固体主要成分是SiO2，然后烘干得到硅藻土；向滤液中加入过量NaOH溶液，发生反应Fe2（SO4）3+6NaOH=2Fe（OH）3↓+3Na2SO4、Al2（SO4）3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O、MgSO4+2NaOH=Mg（OH）2↓+Na2SO4，然后过滤，向滤液中通入过量二氧化碳，发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，过滤得到固体Al（OH）3，
（1）过滤操作常用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、（普通）漏斗；
（2）①根据沉淀的溶解平衡可知，溶度积常数越小，越容易沉淀；
②当Fe3+恰好沉淀完全时，即c（Fe3+）＜10-5 mol/L，根据Ksp=c（Fe3+）•c3（OH-）可计算得溶液中氢氧根离子的溶液，进而确定溶液的PH值；
（3）反应Ⅲ中生成Al（OH）3沉淀是在偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝沉淀；
（4）①用饱和KCl溶液洗涤沉淀可以洗去沉淀表面杂质，减少K2SiF6沉淀的损失；
②氢氧化钠溶液滴定实验终点判断为，滴入最后一滴氢氧化钠溶液变为红色且半分钟内部变化怎么反应达到终点；
③消耗氢氧化钠的物质的量是0.001Vcmol，则根据方程式K2SiF6+3H2O=H2SiO3+4HF+2KF和二氧化硅的含量表达式可知，反应中与氢氧化钠反应的应该是HF．

解答 解：硅藻土中含有二氧化硅和有机质及少量的Al2O3、Fe2O3、MgO等杂质，这些物质中只有有机物能燃烧；向所得固体中加入稀硫酸，发生的反应为Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H3O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、MgO+H2SO4=MgSO4+H2O，二氧化硅不反应，过滤后得到的固体主要成分是SiO2，然后烘干得到硅藻土；向滤液中加入过量NaOH溶液，发生反应Fe2（SO4）3+6NaOH=2Fe（OH）3↓+3Na2SO4、Al2（SO4）3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O、MgSO4+2NaOH=Mg（OH）2↓+Na2SO4，然后过滤，向滤液中通入过量二氧化碳，发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，过滤得到固体Al（OH）3，
（1）过滤操作常用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、（普通）漏斗，
故答案为：烧杯、玻璃棒、（普通）漏斗；
（2）①根据沉淀的溶解平衡可知，溶度积常数越小，越容易沉淀，所以根据表中数据可知，金属阳离子的沉淀顺序依次为Fe3+＞Al3+＞Mg2+，
故答案为：Fe3+＞Al3+＞Mg2+；
②当Fe3+恰好沉淀完全时，即c（Fe3+）≤10-5 mol/L，根据Ksp=c（Fe3+）•c3（OH-）可知，c（OH-）=$\root{3}{\frac{K{\;}_{sp}}{c（Fe{\;}^{3+}）}}$=2×10-11mol/L，则c（H+）=5×10-4mol/L，所以溶液的PH=3+lg2=3.3，
故答案为：3.3；
（3）反应1中氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝，然后加入过量的氢氧化钠生成偏铝酸钠，则过滤后再通入CO2即可生成氢氧化铝，反应的离子方程式是AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓，
故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓；
（4）①采用饱和KCl溶液洗涤沉淀，其目的是洗去沉淀表面的HF等杂质；增大K+浓度，减少K2SiF6的损失，
故答案为：洗去沉淀表面的HF等杂质；增大K+浓度，减少K2SiF6的损失；
②由于碱液能使酚酞试液显红色，所以步骤5中滴定终点的现象为最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色，且30 s不褪色；
故答案为：最后一滴滴入后溶液由无色变为粉红色，且30s不褪色；
③消耗氢氧化钠的物质的量是0.001Vcmol，则根据方程式K2SiF6+3H2O=H2SiO3+4HF+2KF和二氧化硅的含量表达式可知，反应中与氢氧化钠反应的应该是HF，故选B．

点评 本题主要考查二氧化硅的性质、氢氧化铝的制备及用途、中和滴定、化学实验基本操作以及物质含量的有关计算，中等难度，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范严谨的实验设计能力以及动手操作能力．

练习册系列答案
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12．在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气．进行此实验，所用仪器如图：
（1）连接上述仪器的正确顺序是：E接C，D接A，B接H，G接F．
（2）气体发生装置中进行的反应化学方程式是4HCl（浓）+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O；当0.5mol MnO2参与反应时，被氧化的HCl的质量为36.5g，生成的Cl2在标准状况下的体积约为11.2L．
（3）在装置中：①饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl，②浓硫酸的作用是干燥氯气．
（4）化学实验中检验是否有Cl2产生常用湿润的淀粉-KI试纸．如果有Cl2产生，可观察到的现象是试纸变蓝，写出反应方程式Cl2+2KI=I2+2KCl．
（5）写出尾气吸收装置中进行的反应的化学方程式Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O．
13．近年来特大地震灾害频繁发生，地震过后，饮用水的消毒杀菌成为抑制大规模传染性疾病爆发的有效方法之一．漂白粉是常用的消毒剂．工业上制漂白粉有以下工序：
（1）海水晒盐．
（2）粗盐提纯：粗盐中主要含有MgCl2、Na2SO4和CaCl2杂质，设计如下方案：

①试剂1～试剂3依次为：BaCl2、Na2CO3、NaOH（填Na2CO3、NaOH或者BaCl2）
②沉淀C含有BaSO4、Mg（OH）2还有CaCO3、BaCO3（用化学式表示）．
（3）电解法制氯气：观察图1，回答：
①电解反应的化学方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑．
②若饱和食盐水中含有酚酞，通电后铁棒（填铁棒或石墨棒）
附近变红．图中b端产生的气体如何检验用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，若变蓝则说明是氯气
（4）制取漂白粉：
a．将氯气通入石灰乳[Ca（OH）2]中反应，化学方程式为2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O
b．在①漂白粉 ②MgCl2③盐酸 ④氯气 ⑤铁 ⑥Na2O⑦稀硫酸 ⑧CO2 ⑨液氨 ⑩酒精 中属于电解质的是②⑥（填序号，下同），属于非电解质的是⑧⑨⑩．
（5）实验室加热MnO2和浓盐酸混合物来制取氯气．
①在如图2的各装置中，选用必要的装置，制备纯净干燥的Cl2，并按从左到右的顺序连接仪器，用接口字母按顺序连接为：fbcdeihg．（图2装置不一定全部都使用）

②若将制得的Cl2通入碘化钠溶液中，现象是溶液由无色变为棕黄色，再往其中滴加四氯化碳振荡、静置，现象是溶液分层，上层为接近无色，下层为紫红色．
10．常温下，下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是（　　）
A．滴加甲基橙显黄色的溶液：Na+、NO3-、SO32-、Fe3+
B．加入Al粉能放出H2的溶液：Al3+、NO3-、HCO3-、Ba2+
C．c（OH -）水=1×10-12的溶液：K+、NH4+、Cl -、SO42-
D．能使pH试纸显深红色的溶液：Fe 2+、Cl -、Ba 2+、ClO -
17．在2L密闭容器中进行反应3Fe（s）+4H2O（g）?Fe3O4（s）+4H2（g）△H＞0测得n（H2O）随反应时间（t）的变化如图所示．下列判断正确的是（　　）
A．该反应的化学平衡常数表达式为K=c4（H2O）/c4（H2）
B．5min时该反应的υ（正）等于9min时的υ（逆）
C．0～5min内，υ（H2）=0.10mol/（L•min）
D．10min时平衡发生移动可能是投入还原性铁粉引起
7．下列关于实验安全说法正确的是（　　）
A．少量浓硫酸沾在皮肤上，立即用氢氧化钠溶液冲洗
B．蒸馏操作时，应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口处
C．实验室可用燃着的酒精灯去点燃另一只酒精灯
D．将含硫酸的废液倒入水槽，用水冲入下水道
14．称为“现代有机合成之父”的伍德沃德曾组织14个国家的110位化学家，协同攻关，探索维生素B12的结构，其结构如图对此结构的下列说法中，正确的是（　　）
A．维生素B12属于有机物B．维生素B12属于无机物
C．维生素B12属于烃D．维生素B12属于芳香族化合物
11．在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验．三组实验均各取30mL 1mol•L-1盐酸，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据见下表：
实验序号甲乙丙
合金质量/mg255385459
生成气体体积/mL280336336
（1）甲组中反应的离子方程式为Mg+2H+=Mg2++H2↑、2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
（2）乙组中盐酸不足（填“足量”或“不足量”）．
（3）Mg、Al物质的量之比为1：1．
10．科学家在《自然》杂志上报告，他们用DNA制造出了一种臂长只有7纳米的纳米级镊子，便能够钳起分子或原子并对它们随意组合．下列分散系中的分散质的粒子直径与纳米级镊子可能具有相同数量级的是（　　）
A．糖水B．石灰乳C．氢氧化铁胶体D．牛奶

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