题目内容

2．石墨在材料领域有重要应用．某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质．设计的提纯与综合利用工艺如下：

（注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）
（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是排除装置中的空气．
（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，氧元素主要转化为CO（填化学式）．气体Ⅱ中某物质反应得到水玻璃的化学方程式为SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O．
（3）溶液Ⅳ含有的阴离子有AlO2-、OH-、Cl-．
（4）100kg初级石墨最多可能获得沉淀Ⅴ的质量为7.8kg．

分析 （1）石墨化学性质在常温下稳定，而在高温下可与氧气发生反应，所以通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应；
（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，根据杂质的含量可知，气体I中氯化物主要为SiCl4、AlCl3、FeCl3等，气体I中碳氧化物主要为CO，SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，80℃冷却得到的气体Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化钠；
（3）金属氯化物的沸点均高于150℃，则固体Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2与过量的氢氧化钠溶液反应得到沉淀，而氯化铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，过滤得到的溶液中含有偏铝酸钠、过量的氢氧化钠；
（4）偏铝酸钠发生水解，加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇；根据氧化铝的含量计算氧化铝质量，再根据Al元素守恒计算氢氧化铝的质量．

解答 解：（1）石墨化学性质在常温下稳定，而在高温下可与氧气发生反应，所以通入氮气排尽装置中的空气，防止石墨发生氧化反应，减少石墨损失，
故答案为：排除装置中的空气；
（2）石墨过量高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，根据杂质的含量可知，气体I中氯化物主要为SiCl4、AlCl3、FeCl3等，气体I中碳氧化物主要为CO，SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，80℃冷却得到的气体Ⅱ含有SiCl4及CO，SiCl4与氢氧化钠溶液反应得到硅酸钠与氯化钠，化学反应方程式为：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O，
故答案为：CO；SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；
（3）金属氯化物的沸点均高于150℃，则固体Ⅲ中存在AlCl3、FeCl3、MgCl2，其中FeCl3、MgCl2与过量的氢氧化钠溶液反应得到沉淀，而氯化铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，搅拌、过滤得到溶液IV，故溶液IV中的阴离子有：AlO2-、OH-、Cl-，
故答案为：AlO2-、OH-、Cl-；
（4）偏铝酸钠发生水解，加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇，由溶液IV生成沉淀V的反应为：AlO2-+CH3COOCH2CH3+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH3COO-+CH3CH2OH+Al（OH）3↓，
Al2O3的质量分数为5.1%，则100kg初级石墨中氧化铝的质量=100kg×5.1%=5.1kg，根据Al元素守恒，可知氢氧化铝的质量为：$\frac{5.1kg×\frac{54}{102}}{\frac{27}{28}}$=7.8kg，
故答案为：7.8．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，题目难度中等，把握物质的性质、流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查．

练习册系列答案
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12．已知：H2（g）+F2（g）═2HF（g）△H=-270kJ/mol下列说法正确的是（　　）
A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应
B．1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270kJ
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13．同温同压下，对等体积的气体NH3、CO2、HCl来说，错误的是（　　）
A．物质的量依次增大B．分子数相等
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10．氧化铁黄（化学式为FeOOH）是一种黄色颜料，工业上用废铁为主要原料生产氧化铁黄的一种工艺流程如图1：

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17．某无色溶液中只含有下列8种离子中的某几种：Mg2+、H+、Ag+、Na+、Cl-、HCO3-、OH-、NO3-，已知该溶液能与铝反应放出氢气．试回答下列问题：
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（2）若反应后生成AlO2-，则溶液中可能存在的离子有NO3-、Cl-，一定存在的离子有Na+、OH-，一定不存在的离子有Mg2+、H+、Ag+、HCO3-，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
7．亚硝酸盐是一种常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量．为检测某食品中亚硝酸盐含量（通常以1kg样品中含NaNO2的质量计，假定食品本身不参与反应），某研究小组设计了如下实验方案：

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14．下列物质在氢氧化钠溶液和加热条件下反应后生成的对应有机物中，能够能被催化氧化成醛的是（　　）
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D．1 mol C10H20分子中原子总数为13NA

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