题目内容

20．榴石矿石可以看作由CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成．工业上对其进行综合利用的流程如下：

（1）溶液Ⅰ中除了Ca2+外，还可能含有的金属阳离子有Fe2+、Fe3+、Al3+；
（2）步骤③中NaOH参加反应的离子方程式Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，鼓入空气并充分搅拌的目的是（用化学方程式表示）4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（3）在工业生产中，步骤④通入过量CO2而不加入盐酸的原因是使用二氧化碳可以避免盐酸过量使氢氧化铝溶解，同时二氧化碳容易制备价格便宜．

分析 榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe2O3、A12O3、SiO2组成，加入盐酸溶解过滤得到滤液中含氯化钙、氯化亚铁、氯化铁、氯化铝、盐酸，固体为SiO2，溶液中加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝，过滤得到沉淀物A加热过量氢氧化钠通入空气，氧化氢氧化亚铁生成沉淀物氢氧化铁和溶液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝；
（1）溶液Ⅰ除去钙离子，含有阳离子Fe2+、Fe3+、Al3+；
（2）步骤③中NaOH参加反应和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠溶液，鼓入空气充分搅拌使为了氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁；
（3）步骤④通入过量CO2而不加入盐酸的原因是避免盐酸过量使氢氧化铝溶解，二氧化碳制备方法简单价格便宜．

解答 解：榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe2O3、A12O3、SiO2组成，加入盐酸溶解过滤得到滤液中含氯化钙、氯化亚铁、氯化铁、氯化铝、盐酸，固体为SiO2，溶液中加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝，过滤得到沉淀物A加热过量氢氧化钠通入空气，氧化氢氧化亚铁生成沉淀物氢氧化铁，和溶液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝；
（1）依据流程分析判断，溶液Ⅰ除去钙离子，含有阳离子Fe2+、Fe3+、Al3+，故答案为：Fe2+、Fe3+、Al3+；
（2）步骤③中NaOH参加反应和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠溶液，反应的离子方程式为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，鼓入空气充分搅拌使为了氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁，方程式为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，故答案为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（3）步骤④通入过量CO2而不加入盐酸的原因是避免盐酸过量使氢氧化铝溶解，二氧化碳制备方法简单价格便宜，
故答案为：使用二氧化碳可以避免盐酸过量使氢氧化铝溶解，同时二氧化碳容易制备价格便宜．

点评 本题以框图题形式考查铝、硅、铁的化合物的性质、常用化学用语的书写、物质的分离提纯等，难度中等，清楚工艺流程原理是解题的关键，是对知识迁移的综合运用．

练习册系列答案
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18．NA为阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是（　　）
A．18 g H216O和20gH218O含有的质子数均为10 NA
B．l Ll mol/L的KAl（SO4）2溶液中阳离子总数为2 NA
C．0.2 mol的铁与足量的稀硝酸反应，生成氢气的分子数目为0.3 NA
D．反应N2+3H2?2NH3达平衡时，每消耗3 molH2同时有2 NA个N-H断裂
19．周期表中有如图所示的元素，下列叙述正确的是（　　）
A．47.87是丰度最高的钛原子的相对原子质量
B．钛原子的M层上共有10个电子
C．从价电子构型看，钛属于某主族元素
D．22为钛原子的质量数
8．下列说法中正确的是（　　）
A．向MgCl2溶液中加入过量的NaOH溶液，Mg2+沉淀完全，则溶液中不含Mg2+
B．Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小
C．25℃时，由于Kw（ZnS）＞Kw（CuS），所以ZnS在一定条件下可转化为CuS
D．0.1molAgCl和0.1molAgI混合后加入1L水中，所得溶液中c（Cl-）=c（I-）
15．在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：
时间（s）012345
n（NO）（mol）0.0200.0110.0080.0070.0070.007
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•c（{O}_{2}）}$．
（2）如图中表示NO2的变化的曲线是b．用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v=0.0015mol/（L•s）
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是bc．
a．v（NO2）=2v（O2）         b．容器内压强保持不变
c．v逆（NO）=2v正（O2）      d．容器内密度保持不变
（4）某同学查阅资料得知，该反应K300℃＞K350℃；25℃时，生成1molNO2，热量变化为56.4kJ．但是该同学由于疏忽，忘记注明“+”、“-”．根据题目信息，该反应的热化学方程式为2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H=-112.8kJ/mol．
（5）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是c．
a．及时分离除NO2气体         b．适当升高温度
c．增大O2的浓度             d．选择高效催化剂．
5．室温下，浓度均为0.10mol/L，体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随lg$\frac{V}{{V}_{0}}$的变化如图所示．下列叙述正确的是（　　）
A．稀释前两溶液的Ka：MOH溶液＞ROH溶液
B．ROH的电离程度：b点小于a点
C．两溶液在稀释过程中，c（H+）均逐渐减少
D．当lg$\frac{V}{{V}_{0}}$=2时，若两溶液同时升高温度，则$\frac{c（{R}^{+}）}{c（{M}^{+}）}$增大
12．化合物HIn在水溶液中因存在以下平衡：HIn（溶液）红色?H+（溶液）+In-（溶液）（黄色），平衡移动的过程中发生了颜色变化，故可用作酸碱指示剂．将HIn加入到浓度为0.02mol．L-1的下列各溶液中，能使指示剂始终显红色的是（　　）
①盐酸  ②石灰水  ③NaCl溶液  ④NaHSO4溶液  ⑤Na2CO3溶液  ⑥氨水  ⑦氯水．
A．①④⑦B．②⑤⑥C．①④D．②③⑥⑦
9．CO2和CH4均为温室气体，若得以综合利用，对于温室气体的整治具有重大意义．
（1）已知：CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）△H═+247.3KJ/mol
CH4（g）?C（s）+2H2 （g）△H═+75KJ/mol
反应2CO（g）?C（s）+CO2（g）在一定条件下能自发进行的原因是该反应中△H＜0，△S＜0，在温度较低的条件下可以自发进行
（2）合成甲醇的主要反应是CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．压强为P1时，向体积为2L的密闭容器中充人b mol CO和2b mol H2，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图1所示．请回答：
①该反应属于放（填“吸”或“放”）热反应；P1＜P2（填“＞”、“＜”或“=”）．200℃时，该反应的平衡常数K=$\frac{4}{{b}^{2}}$（用含b的代数式表示）．
②若200℃时，上述反应经过tmin达到平衡，则该时间段内氢气的平均反应速率为$\frac{b}{2t}$mol/（L•min）．

（3）以渗透于多孔基质的惰性导电物质材料为电极，用35%～50%KOH为电解液，甲烷和空气为原料，构成碱性燃料电池，该电池负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O
（4）以甲烷燃料电池做电源，用如图2所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，用离子方程式表示沉淀产生的原因是Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑．
（5）已知25℃时，Al（OH）3的Ksp=8.0×10-33．若使某铝盐溶液中的Al3+降至1.0×10-6mol．L-l时，则需调节溶液的pH至5.3（已知lg5=0.7）．
10．V mL Al2（SO4）3溶液中含有Al3+a g，取$\frac{V}{4}$mL溶液稀释到4V mL，则稀释后溶液中SO42-的物质的量浓度是（　　）
A．$\frac{a}{288V}$mol/LB．$\frac{125a}{36V}$mol/LC．$\frac{125a}{18V}$mol/LD．$\frac{125a}{54V}$mol/L

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