题目内容

3．垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用．某化学兴趣小组在实验室中用废弃含有铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红（Fe2O3）．实验流程如下：

请回答下列问题：
（1）实验中多出用到过滤操作，该操作使用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒．
（2）在合金中加入KOH溶液后所发生的离子反应方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（3）在滤液A中直接加入硫酸所获得的硫酸铝溶液中会含有杂质K2SO4，请设计一个更合理的实验方案由滤液A制备纯净的硫酸铝溶液．完成下面的制备流程图，在括号内填写物质的化学式：

（4）溶液C中所含的阳离子有Fe3+、Cu2+、H+，溶液C生成滤液D中的配合物的离子方程式为Cu2++4NH3•H2O=Cu（NH3）42++4H2O．
（5）用石墨电极电解2L含0.2mol/L KCl和0.2mol/L Cu（NO3）2的混合溶液一段时间后，在一电极上析出19.2gCu，此时若要使上述溶液恢复到原来的成分和浓度，应向电解后的溶液中加入0.2molCuCl2和0.1molCuO（填物质化学式和对应的物质的量）．

分析 含有铝、铁、铜的废弃合金加入过量氢氧化钾溶液过滤得到滤渣B为Cu、Fe，滤液为KAlO2溶液，加入过量硫酸得到硫酸铝；滤渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧气反应生成X，判断X为HNO3，Y为NO气体，溶液C为Fe（NO3）3，Cu（NO3）2，调节溶液PH使铁离子沉淀得到滤渣E为Fe（OH）3，滤液D通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硝酸铜晶体；滤渣E加入稀盐酸溶解W，过滤得到滤液F为氯化铁溶液F，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化铁晶体．
（1）根据过滤的装置答题；
（2）铝溶解于氢氧化钾溶液生成偏铝酸钾和氢气；
（3）滤液A中含有杂质K2SO4，滤液A制备纯净的硫酸铝溶液，先通入足量二氧化碳和偏铝酸钾溶液反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，洗涤后加入稀硫酸恰好使氢氧化铝沉淀溶解得到硫酸铝溶液；
（4）溶液C为Fe（NO3）3，Cu（NO3）2，加入氨水后能形成铜氨配合物的溶液；
（5）电解混合溶液时，阴极发生Cu2++2e-=Cu，电极上析出19.2gCu，可知阴极得到0.6mol电子，阳极发生：2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，结合两极转移电子数目相等和电极方程式以及元素守恒计算．

解答 解：含有铝、铁、铜的废弃合金加入过量氢氧化钾溶液过滤得到滤渣B为Cu、Fe，滤液为KAlO2溶液，加入过量硫酸得到硫酸铝；滤渣B中加入X生成Y和溶液C，Y通入氧气反应生成X，判断X为HNO3，Y为NO气体，溶液C为Fe（NO3）3，Cu（NO3）2，调节溶液PH使铁离子沉淀得到滤渣E为Fe（OH）3，滤液D通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硝酸铜晶体；滤渣E加入稀盐酸溶解W，过滤得到滤液F为氯化铁溶液F，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化铁晶体；
（1）根据过滤的装置可知，过滤操作用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）铝溶解于氢氧化钾溶液生成偏铝酸钾和氢气，反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（3）加入的氢氧化钾过量，可能含有稀硫酸、硫酸钠；滤液A制备纯净的硫酸铝溶液，先通入足量二氧化碳和偏铝酸钾溶液反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，洗涤后加入稀硫酸恰好使氢氧化铝沉淀溶解得到硫酸铝溶液，仿照上图形式画出制备流程图为：；
故答案为：CO2；稀H2SO4；
（4）溶液C为Fe（NO3）3，Cu（NO3）2，溶液C中所含的阳离子有Fe3+、Cu2+、H+，加入氨水后能形成铜氨配合物的溶液，反应的离子方程式为Cu2++4NH3•H2O=Cu（NH3）42++4H2O，
故答案为：Fe3+、Cu2+、H+；Cu2++4NH3•H2O=Cu（NH3）42++4H2O；
（5）电解混合溶液时，阴极发生Cu2++2e-=Cu，电极上析出19.2gCu，可知阴极得到0.6mol电子，阳极发生：2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，氯离子完全析出时，因为n（Cl-）=0.2×2mol=0.4mol，所以转移电子0.4mol，生成n（Cl2）=0.2mol，则OH-转移电子0.2mol，生成氧气0.05mol，根据元素守恒可知，若要使上述溶液恢复到原来的成分和浓度，应向电解后的溶液中加入0.2molCuCl2和0.1molCuO，
故答案为：0.2molCuCl2和0.1molCuO．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法分析，流程理解应用，掌握基础，实验基本操作是关键，题目难度中等，电解池的计算是本题难点．

练习册系列答案
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10．放射性同位素钬${\;}_{67}^{166}$Ho，下列有关该同位素的说法正确的是（　　）
A．质子数为67B．电子数为99C．中子数为67D．质量数为67
11．向Ba（OH）2溶液中逐滴加入稀硫酸，请完成下列问题：
（1）写出反应的离子方程式Ba2++2OH-+2H++SO42-═BaSO4↓+2H2O；
（2）下列三种情况下，离子方程式与（1）相同的是A（填序号）；
A、向NaHSO4溶液中，逐滴加入Ba（OH）2溶液至溶液显中性
B、向NaHSO4溶液中，逐滴加入Ba（OH）2溶液至SO42-恰好完全沉淀
C、向NaHSO4溶液中，逐滴加入Ba（OH）2溶液至过量
若在A项所得溶液中，继续滴加Ba（OH）2溶液，此步反应的离子方程式为：Ba2++SO42-=BaSO4↓；
（3）若缓缓加入稀硫酸直至过量，整个过程中混合溶液的导电能力（用电流强度I表示）可近似地用图1中的C曲线表示（填序号）．
（4）若有一表面光滑的塑料小球悬浮于Ba（OH）2溶液中央，如图2所示，向该烧杯里缓缓注入与Ba（OH）2溶液等密度的稀硫酸至恰好完全反应．在此实验过程中，小球将到烧杯底部．
11．钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图．

（1）反应①中被氧化的元素为Mo、S．
（2）反应②的化学方程式2NH3•H2O+MoO3═（NH4）2MoO4+H2O或2NH3+H2O+MoO3═（NH4）2MoO4．
（3）工业上，①⑤这样提取金属或其化合物的冶金方法称为火法冶金，进行②③④的目的是富集、提纯钼元素，获得纯的MoO3．
（4）晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料．由粗硅制纯硅过程如下：
Si（粗）$→_{460℃}^{Cl_{2}}$SiCl（粗）$\stackrel{蒸馏}{→}$SiCl4（纯）$→_{1100℃}^{H_{2}}$Si（纯）
写出SiCl4的电子式：；在上述由SiCl4气体制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：SiCl4（g）+2H2（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）；△H=+0.025akJ•mol-1．
（5）P2O5是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P2O5干燥的是b．
a． NH3        b． HI        c． SO2      d． CO2
（6）KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1：1．写出该反应的化学方程式：4KClO3$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO4．
18．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用．某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等．充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-═LixC6．现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）．

回答下列问题：
（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为+3．
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的两个主要的氧化还原反应的化学方程式中的任意一个2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O或2H2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H2O+O2↑；写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O．
（4）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C．
（5）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4（填化学式）．
（6）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+．
8．某化学小组通过査阅资料，设计了如图所示的方法以含镍催化剂为原料来制备NiSO4•7H20．已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：
沉淀物开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Al（OH）33.85.2
Fe（OH）32.73.2
Fe（OH）27.69.7
Ni（OH）27.19.2
（1）“碱浸”时反应的离子方程式是2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O．
（2）“酸浸”时所加入的酸是H2SO4（填化学式）．
（3）加入H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O．
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是3.2-7.1．
（5）NiS04•7H20可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni（OH）2+M═NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-．
15．为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：

请填写下列空白：
（1）指出提取过程中有关实验操作的名称：③过滤，⑤萃取、分液．
（2）步骤④的反应中，氧化剂是MnO2（填化学式），氧化产物是I2（填化学式）．
（3）步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是苯与水不互溶，碘在苯中的溶解度大于在水中的溶解度．
（4）通过蒸馏，可以将碘单质和苯分离开，即步骤⑥．某学生设计的蒸馏装置如图，指出该装置的两处错误：缺少石棉网、温度计插在溶液中②冷凝管进出水的方向颠倒．
12．中和热是指酸跟碱发生中和反应生成l mol H2O所放出的热量．某学生想通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热．将50mL0.5mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应．请回答下列问题：
①从实验装置看，烧杯间填满碎塑料泡沫的作用是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失．
②大烧杯上如不盖硬纸板，则求得的中和热数值偏小（填“偏大”、“偏小’、“无影响”）
③实验中改用60mL 0.50mol/L的盐酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量不相等（填“相等”或“不相等”），所求中和热的数值相等（填“相等”或“不相等”）．
13．在体积可变的密闭容器中，反应mA（g）+nB（s）?qC（g）达到平衡后，压缩容器体积，发现A的转化率降低，下列说法中，正确的是（　　）
A．（m+n）必定小于qB．（m+n）必定大于qC．m必定小于qD．m必定大于q

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