石墨在材料领域有重要应用.某初级石墨中含SiO2.Al2O3.Fe2O3等杂质.设计的提纯与综合利用工艺如图:(注:SiCl4的沸点为57.6℃.金属氯化物的沸点均高于150℃)(1)已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量.请写出石墨转化为金刚石的热化学反应方程式:C△H=+1.9kJ/mol．(2)向反应器中通入Cl2前.需通一段时间的N2.高温� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

11．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图：

（注：SiCl₄的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃）
（1）已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量，请写出石墨转化为金刚石的热化学反应方程式：C（石墨）═C（金刚石）△H=+1.9kJ/mol．
（2）向反应器中通入Cl₂前，需通一段时间的N₂，高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物，80℃冷凝的目的是：分离金属和非金属氧化物，由活性炭得到气体Ⅱ的化学反应方程式为：2C+2Cl₂+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄+2CO．
（3）加入过量NaOH溶液得到溶液Ⅳ的离子反应方程式为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓．
（4）用化学反应原理解释得到沉淀Ⅴ的过程中乙酸乙酯和加热的作用：加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下促进偏铝酸钠水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇，反应离子方程式为AlO₂^-+CH₃COOCH₂CH₃+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃COO^-+CH₃CH₂OH+Al（OH）₃↓．1kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为0.078kg．

分析高温反应后，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，固体Ⅲ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，在滤液中偏铝酸钠发生水解，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，据此答题．

解答解：（1）已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量，则石墨转化为金刚石的热化学反应方程式为C（石墨）═C（金刚石）△H=+1.9kJ/mol，
故答案为：C（石墨）═C（金刚石）△H=+1.9kJ/mol；
（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，其目的为分离金属和非金属氧化物，由活性炭得到气体Ⅱ的化学反应方程式为：2C+2Cl₂+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄+2CO，
故答案为：分离金属和非金属氧化物；2C+2Cl₂+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiCl₄+2CO；
（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：过滤；AlO₂^-、OH^-、Cl^-；
（3）根据以上分析，固体Ⅲ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，则反应的离子反应方程式为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（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的总反应的离子方程式为AlO₂^-+CH₃COOCH₂CH₃+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃COO^-+CH₃CH₂OH+Al（OH）₃↓，Al₂O₃的质量分数为5.1%，则1kg初级石墨中氧化铝的质量=1kg×5.1%=0.051kg，根据Al元素守恒，可知氢氧化铝的质量为 $\frac{0.051kg×\frac{54}{102}}{\frac{27}{78}}$=0.078kg，
故答案为：加入乙酸乙酯除去过量的氢氧化钠，且加热条件下促进偏铝酸钠水解平衡一直正向移动，得到氢氧化铝沉淀、醋酸钠、乙醇，反应离子方程式为AlO₂^-+CH₃COOCH₂CH₃+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₃COO^-+CH₃CH₂OH+Al（OH）₃↓；0.078．

点评本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，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，题目难度不大．

练习册系列答案

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2．应用化学反应原理知识解决下列问题：
（1）写出一水合氨的电离方程式NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-．
（2）Fe₂（SO₄）₃溶液显酸性的原因是（用离子方程式表示）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，配制Fe₂（SO₄）₃溶液时，为防止其水解，常往溶液中加少量稀硫酸（填序号）．
①HCl ②NaCl ③H₂SO₄ ④NaOH
（3）一定条件下22g二氧化碳气体与足量氢气反应生成气态甲醇（CH₃OH）和液态水时，放出250kJ热量，其反应的热化学方程式为CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（l ）△H=-500kJ•mol^-1．
（4）现有浓度为0.1mol•L^-1的五种电解质溶液
①Na₂CO₃ ②NH₄Cl ③Ba（OH）₂ ④NaHCO₃ ⑤HCl
这五种溶液的pH由小到大的顺序是⑤＜②＜④＜①＜③（填编号）．

19．硫酸铵溶液中离子浓度关系不正确的是（　　）

	A．	c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）		B．	c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）
	C．	c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=2c（SO₄^2-）		D．	c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+2c（SO₄^2-）

6．室温下，浓度均为0.5mol•L^-1相同体积的下列四种溶液，其中所含阳离子数由多到少的顺序是（　　）
①KCl ②FeCl₃③HF ④Na₂CO₃．

16．

常温下，在VmL0.01mol•L^-1的BOH溶液中滴加0.01mol•L^-1盐酸，溶液pH与盐酸体积之间的关系如图所示．下列推断不正确的是（　　）

	A．	BOH电离方程式为BOH═B⁺+OH^-
	B．	该盐酸溶液的pH=2
	C．	点c表示的溶液中c（OH^-）=1.0×10^-6mol•L^-1
	D．	BOH（aq）+HCl（aq）═BCl（aq）+H₂O（l）△H＜0

3．

常温下，向20mL某浓度的硫酸中滴入0.1mol•L^-1氨水，溶液中水电离出的氢离子浓度随加入氨水的体积变化如图所示．下列分析正确是（　　）

	A．	该硫酸的浓度为1mol•L^-1
	B．	b点所示溶液中：c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）
	C．	V=40
	D．	c点所示溶液中：c（H⁺）-c（OH^-）═c（NH₃•H₂O）

20．下列烃的名称中正确的是（　　）

	A．	2-甲基-2-乙基戊烷		B．	3-甲基--己烯
	C．	2-甲基-4-庚炔		D．	1，2，4-三甲苯

1．常温下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是（　　）

	A．	能使淀粉碘化钾试纸显蓝色的溶液：Na⁺、H⁺、I^-、SO₃^2-
	B．	饱和CO₂的溶液中：Ca²⁺、K⁺、NO₃^-、Cl^-
	C．	在pH=14的溶液中：Na⁺、K⁺、Cl^-、SO₂
	D．	无色透明溶液：Na⁺、Ba²⁺、MnO₄^-、Cl^-

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