题目内容

9．某废金属屑中主要成分为Cu、Fe、Al，还含有少量的铜锈[Cu2（OH）2CO3]、少量的铁锈和少量的氧化铝，用上述废金属屑制取胆矾（CuSO4•5H2O）、无水AlCl3和铁红的过程如图所示：
请回答：
（1）在废金属屑粉末中加入试剂A，生成气体1的反应的离子方程式是2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑．
（2）溶液2中含有的金属阳离子是Fe2+；气体2的成分是CO2和H2．
（3）溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是4Fe2++8OH-+O2+2H2O═4Fe（OH）3↓．
（4）利用固体2制取CuSO4溶液有多种方法．
①在固体2中加入浓H2SO4并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
②在固体2中加入稀H2SO4后，通入O2并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的离子方程式是2Cu+4H++O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2++2H2O．
（5）溶液1转化为溶液4过程中，不在溶液1中直接加入试剂C，理由是若在溶液1中直接加入盐酸，会使溶液4中混有试剂A中的阳离子（如Na+等），而不是纯净的AlCl3溶液
（6）直接加热AlCl3•6H2O不能得到无水AlCl3，SOCl2为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体．AlCl3•6H2O与SOCl2混合加热制取无水AlCl3，反应的化学方程式是AlCl3•6H2O+6SOCl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl3+12HCl↑+6SO2↑．

分析 废金属中加入过量试剂A，根据图知，金属Al经过一系列反应生成无水AlCl3，根据元素守恒知，滤液1中含有Al元素，Cu和Fe不和A反应，则A为NaOH；
Al、Al2O3和NaOH溶液反应都生成NaAlO2，同时生成H2，则气体1是H2、固体1是Cu和Fe、[Cu2（OH）2CO3]、铁锈；
溶液1中通入CO2，发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，固体4是Al（OH）3，溶液3是NaHCO3；
固体4和试剂C反应生成溶液4，根据元素守恒知，试剂C是稀盐酸，带结晶水的氯化铝失水生成无水AlCl3；
固体1和试剂B反应得到固体2、溶液2和气体2，固体2能得到CuSO4，则固体2为Cu，从硫酸铜溶液中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到胆矾；
Fe和试剂B反应生成气体2，气体2和试剂A反应生成H2，则气体2中含有CO2、H2；
反应中Fe3+、Cu2+和Fe反应生成Fe2+，溶液2中含有Fe2+，向溶液2中加入过量试剂A得到固体3为Fe（OH）3，灼烧Fe（OH）3得到铁红Fe2O3，据此分析解答．

解答 解：废金属中加入过量试剂A，根据图知，金属Al经过一系列反应生成无水AlCl3，根据元素守恒知，滤液1中含有Al元素，Cu和Fe不和A反应，则A为NaOH；Al、Al2O3和NaOH溶液反应都生成NaAlO2，同时生成H2，则气体1是H2、固体1是Cu和Fe、[Cu2（OH）2CO3]、铁锈；
溶液1中通入CO2，发生反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，固体4是Al（OH）3，溶液3是NaHCO3；
固体4和试剂C反应生成溶液4，根据元素守恒知，试剂C是稀盐酸，带结晶水的氯化铝失水生成无水AlCl3；
固体1和试剂B反应得到固体2、溶液2和气体2，固体2能得到CuSO4，则固体2为Cu，从硫酸铜溶液中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到胆矾；
Fe和试剂B反应生成气体2，气体2和试剂A反应生成H2，则气体2中含有CO2、H2；
反应中Fe3+、Cu2+和Fe反应生成Fe2+，溶液2中含有Fe2+，向溶液2中加入过量试剂A得到固体3为Fe（OH）3，灼烧Fe（OH）3得到铁红Fe2O3，
（1）试剂A是NaOH溶液，Al、Al2O3都和NaOH反应生成偏铝酸钠，只有Al和NaOH反应生成氢气，离子方程式为2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑；
（2）通过以上分析知，溶液2中含有的金属阳离子是Fe2+；气体2的成分是CO2和H2，
故答案为：Fe2+；CO2和H2；
（3）溶液2转化为固体3的反应是亚铁离子和NaOH、氧气的反应，该反应的离子方程式是4Fe2++8OH-+O2+2H2O═4Fe（OH）3↓，
故答案为：4Fe2++8OH-+O2+2H2O═4Fe（OH）3↓；
（4）①固体2是Cu，在固体2中加入浓H2SO4并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，
故答案为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O；
②在固体2中加入稀H2SO4后，通入O2并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的离子方程式是2Cu+4H++O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2++2H2O，
故答案为：2Cu+4H++O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2++2H2O；
（5）溶液1转化为溶液4过程中，不在溶液1中直接加入试剂C，理由是若在溶液1中直接加入盐酸，会使溶液4中混有试剂A中的阳离子（如Na+等），而不是纯净的AlCl3溶液，
故答案为：若在溶液1中直接加入盐酸，会使溶液4中混有试剂A中的阳离子（如Na+等），而不是纯净的AlCl3溶液；
（6）氯化铝易水解，所以直接加热得不到氯化铝，需要在氯化氢的气氛中加热；SOCl2为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体，所以根据原子守恒可知，该气体应该是二氧化硫，则反应的方程式是AlCl3•6H2O+6SOCl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl3+12HCl↑+6SO2↑，故答案为：AlCl3•6H2O+6SOCl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$AlCl3+12HCl↑+6SO2↑．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，为高频考点，涉及物质制备、氧化还原反应、等知识点，明确物质性质差异性是解本题关键，难点是判断各物质成分及发生的反应，题目难度中等．

练习册系列答案
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19．同温同压下，加热NaHCO3至完全分解，放出的CO2用Na2O2来吸收，则NaHCO3与Na2O2的最佳物质的量之比为（　　）
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20．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．标准状况下，11.2L四氯化碳所含分子的数目为0.5NA
B．87g MnO2与4mol浓盐酸共热完全反应，能得到Cl2分子的数目为NA
C．1mol Na2O2与足量CO2或水反应时，转移电子的数目为NA
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17．实验室欲配制500mL0.2mol/L的NaCl溶液．
（1）通过计算可知，应用托盘天平称量5.9克NaCl固体．
（2）本实验所需要的玻璃仪器除量筒、胶头滴管、烧杯外还有500mL容量瓶．
（3）从下面选出所需的操作并写出正确的顺序（填写相应的字母）DHFAE．
A、洗涤  B、干燥  C、量取  D、称量 E、定容   F、转移溶液  G、稀释  H、溶解
（4）在实验过程中出现如下情况对所配溶液的浓度有何影响（填“偏高”或“偏低”或“无影响”）
①加蒸馏水不慎超过了刻度偏低，
②容量瓶不干燥，有一定的水分无影响，
③仰视观察到液面刚好到达刻度线偏低．
4．某无色溶液X，由 Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO2-、Fe3+、CO32-、SO42-中的若干种离子组成，取溶液进行如图连续实验（　　）
A．气体A是CO2，白色沉淀甲是氢氧化铝
B．溶液中一定不含Ag+、Fe3+、SO42-
C．溶液Ⅱ是硫酸钠、碳酸氢铵、氯化钠的混合物
D．溶液中一定存在的离子有Na+、CO32-、AlO2-和SO42-
14．纯碱（Na2CO3）在生产生活中具有广泛的用途．如图1是实验室模拟制碱原理制取Na2CO3的流程图．
完成下列填空：
已知：粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子．
（1）精制除杂的步骤顺序是a→c→d→e→b （填字母编号）．
a．粗盐溶解 b．加入盐酸调pH c．加入Ba（OH）2溶液
d．加入Na2CO3溶液 e．过滤
（2）向饱和食盐水中先通入NH3，后通入CO2，理由是NH3易溶于水，有利于吸收更多的CO2，增大HCO3-的浓度．在滤液a中通入NH3和加入精盐的目的是NH3溶于水能将HCO3-转化为CO32-，并增大加入NH4+浓度；加入精盐增大Cl-浓度，有利于NH4Cl结晶析出．
（3）请在图1流程图中添加两条物料循环的路线．
（4）图2装置中常用于实验室制备CO2的是b（填字母编号）；用c装置制备NH3，烧瓶内可加入的试剂是浓氨水（填试剂名称）．

（5）一种天然碱晶体成分是aNa2CO3•bNa2SO4•cH2O，利用下列提供的试剂，设计测定Na2CO3质量分数的实验方案．请把实验方案补充完整：
供选择的试剂：稀H2SO4、BaCl2溶液、稀氨水、碱石灰、Ba（OH）2溶液
①称取m1g一定量天然碱晶体样品，溶于适量蒸馏水中．
②加入足量稀硫酸并微热、产生的气体通过足量Ba（OH）2溶液．
③过滤、洗涤、干燥、称量、恒重沉淀．
④计算天然碱晶体中含Na2CO3的质量分数．
1．将0.1mol/L的AlCl3溶液加热、蒸干、灼烧最后得到的固体是（　　）
A．AlB．Al（OH）3C．AlCl3D．Al2O3
18．向盛有10mL 1mol•L-1 NH4Al（SO4）2溶液的烧杯中滴加20mL 1.2mol•L-1 Ba（OH）2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的质量为（　　）
A．4.816gB．0.78gC．4.66gD．5.44g
9．从2016年1月1日起将施行修订后的《中华人民共和国大气污染防治法》，研究SO2、NOx、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义．
（1）新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应．该技术的优点除了能回收利用SO2外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为（NH4）3PO4（或（NH4）2HPO4或NH4H2PO4）（写出一种即可）．
（2）利用氨水可以将SO2和NO2吸收，原理如下图所示：

两步反应的离子方程式分别是NH3•H2O+SO2=NH4++HSO3-、2NO2+4HSO3-=N2+4SO42-+4H+．
（3）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染．已知：
①N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H1
②2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2
③C（s）+O2（g）═CO2（g）△H3
则NO（g）与CO（g）催化转化成N2（g）和CO2（g）的反应热△H2△H3-△H2-△H1（用△H1、△H2、△H2表示）．
（4）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1mol N2，其△H=-139kJ•mol-1．
（5）工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物（以NO和NO2的混合物为例）．
已知：NO不能与Na2CO3溶液反应．
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2
2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
①用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物，每产生22.4L（标准状况）CO2（全部逸出）时，吸收液质量就增加44g，则混合气体中NO和NO2的体积比为1：7．
②用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物存在的缺点是含NO较多混合气体无法完全吸收．
（6）工业上可回收CO作燃料．如图是MCFC燃料电池，它是以水煤气（CO、H2）为燃料，一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质．A为电池的负（填“正”或“负”）极，写出B极电极反应式：2CO2+O2+4e-=2CO32-．

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