10.铝可以从铝土矿中获取,铝土矿是不纯净的铝的氧化物(杂质为Fe2O3和SiO2),它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有速度,我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右。由此看来,保护现有自然资源和对非再生资源的再利用,是值得我们考虑的。但是在废物回收过程中,仍有相当大的难度,其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其他废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等。

(1)试说明回收铝的过程中存在的困难。

(2)为什么金的回收率比铝的回收率要大得多?

(3)常温下,SiO2同强碱或强酸是很难反应的,现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水,从铝土矿中提取纯净的Al2O3。试设计一个适用于工业生产上提纯Al2O3的实验方案,用化学方程式表示提纯的过程。

(4)制取1 mol Al理论上需要多少库仑的电量(已知1 mol电子电量约为105C)?

(5)假定用6 V的直流电源进行电解,制2.7吨铝需要多少千焦的电能?(请列式并计算)

(6)在1.01×105 Pa,27 ℃时,每生产1 mol Al,理论上在阳极生成O2的体积为多少升?(请列式并计算)

(7)如果每度电的费用为0.60元,试计算生产厂家每生产1吨铝需付出的电费为多少元。(1度电=3 600 kJ)(请列式计算)

思路解析:(1)回收铝的过程中存在的困难是:①人们的环境意识薄弱;②回收和提炼金属的费用较高;③铝同其他废物的分离较困难;④铝本身价值并不高;⑤旧金属的收集缺乏专门的机构。

(2)因为金比铝的价值要高,另一方面,金活动性弱,容易回收。

(3)因为Fe2O3和SiO2与强碱都不反应,因此可把铝土矿溶于强碱溶液中,过滤除去杂质,即得到偏铝酸钠溶液,往滤液中加酸即可得氢氧化铝沉淀,由于氢氧化铝沉淀可和强酸反应,所以要得到较多的沉淀,最好加弱酸,方程式表示为:

①Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O

②NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3

③2Al(OH)3====Al2O3+3H2O

(4)这是一个涉及氧化还原反应的问题。氧化铝要被还原成单质铝,化合价必须从+3降低到0,即要得到1 mol Al必须转移3 mol的电子,所需电量为3×105 C。

(5)直接代入物理有关电能的计算公式,可得:2.7×106/27×3×105×6×10-3 kJ=1.8×108 kJ。

(6)根据电解方程:2Al2O3====4Al+3O2↑,每产生1 mol Al的同时生成0.75 mol O2,由于此状态是非标准状态,要求氧气的体积还要进行体积的转化。300×0.75 mol×22.4 L·mol-1/273=18.5 L。

(7)1×106/27×3×105×6×10-3/3 600×0.6=11 000(元)。

答案:(1)回收铝的过程中存在的困难是:①人们的环境意识薄弱;②回收和提炼金属的费用较高;③铝同其他废物的分离较困难;④铝本身价值并不高;⑤旧金属的收集缺乏专门的机构。(2)金比铝的价值要高,另一方面,金活动性弱,容易回收。(3)①Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O;②NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3;③2Al(OH)3====Al2O3+3H2O。(4)3×105 C  (5)1.8×108 kJ  (6)18.5 L  (7)11 000元

9.在常温下,Fe与水并不起反应,但在高温下,Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。

请完成该实验中的问题:

(1)写出该反应的反应方程式:__________________________________________________;

该氧化还原反应的还原剂是___________________,氧化剂是___________________。

(2)实验前必须对整套装置进行气密性检查,操作方法是____________________________。

(3)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是____________________________;烧瓶底部放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是_______________________________________。

(4)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是_______________,为什么?_____________________。

(5)干燥管中盛装的物质是_______________,作用是_______________________________。

(6)试管中收集的气体是_______________。如果要在A处的玻璃管处点燃该气体,则必须对该气体进行______________________________,方法是______________________________,这一操作的目的是_______________________________________________________________。

答案:(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑  Fe  H2O

(2)在玻璃管口A处接一段乳胶管,乳胶管头上连一段玻璃管,并将管口没入水中,用酒精灯火焰微热烧瓶底部,如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气体逸出,停止加热后,玻璃管内有水柱上升,且较长时间水柱不回落,则表明该套装置气密性良好

(3)提供持续不断的水蒸气  防止暴沸事故的发生

(4)先点燃酒精灯,产生水蒸气后,再点燃酒精喷灯  防止先点燃酒精喷灯导致Fe与O2的反应

(5)碱石灰干燥剂  除去反应产生的H2中混有的水蒸气

(6)H2  验纯  用试管收集一试管气体,靠近酒精灯火焰,如果发出爆鸣声,则证明产生的氢气不纯(含有氧气),如果是“噗”的声音,则证明是纯净的氢气  防止点燃时,氢气因含有氧气而爆炸

 0  23170  23178  23184  23188  23194  23196  23200  23206  23208  23214  23220  23224  23226  23230  23236  23238  23244  23248  23250  23254  23256  23260  23262  23264  23265  23266  23268  23269  23270  23272  23274  23278  23280  23284  23286  23290  23296  23298  23304  23308  23310  23314  23320  23326  23328  23334  23338  23340  23346  23350  23356  23364  447348 

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