题目内容

20．某地煤煤矸石预处理后含SiO2 （63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量钙镁的化合物等，一般综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O．
（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有酸的浓度；温度．（写出两个）
（3）物质X的化学式为CO2．“碱溶”时反应的主要离子方程式为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．
（4）己知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH 分别为2.1 和3.2，Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4，为了获得产品Al（OH）3，从煤研石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO3一种试剂，后续操作过程是加入CaCO3调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）3后，再加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到Al（OH）3．

分析 含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量钙镁的化合物用盐酸酸浸发生的反应为：Al2O3+6H+═2Al3++3H2O；Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O；则过滤的溶液为
氯化铁和氯化铝的溶液，加碳酸钙消耗溶液中的氢离子使三价铁离子、三价铝离子都水解生成氢氧化铁、氢氧化铝的沉淀，所以再加入氢氧化钠，只要氢氧化铝溶解反应为：Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O，所得溶液为偏铝酸钠溶液再通入二氧化碳进一步反应又生成氢氧化铝，
（1）能和酸反应的物质有氧化铝和氧化铁；
（2）酸的浓度、温度、反应物的接触面积、反应时间等都影响反应速率；
（3）碳酸钙和酸反应生成二氧化碳；氢氧化铝和氢氧化钠能反应生成偏铝酸钠；
（4）调节溶液的pH除去氢氧化铁．

解答 解：（1）氧化铝和氧化铁都能和盐酸反应生成盐和水，反应方程式分别是：Al2O3+6H+═2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O，
故答案为：Al2O3+6H+═2Al3++3H2O；Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O；
（2）酸的浓度、温度、反应物接触面积、是否充分搅拌、反应时间等都影响反应速率，故答案为：酸的浓度；温度；
（3）氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳，所以物质X是二氧化碳，氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成可溶性偏铝酸钠，离子反应方程式为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，
故答案为：CO2；Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；
（4）Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4，要使铁离子完全沉淀而铝离子不沉淀，则溶液的pH应该为3.2，过滤氢氧化铝沉淀时调节溶液pH为5.4，以使氢氧化铝完全沉淀，
故答案为：加入CaCO3调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）3后，再加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到Al（OH）3．

点评 本题以工艺流程为载体考查了溶解平衡原理、物质间的反应、除杂等知识点，这种题型是高考常考题型，综合性较强，涉及知识面较广，用教材基础知识采用知识迁移的方法分析解答，题目难度中等．

练习册系列答案
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10．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增．已知：
①F的原子序数为25，其余均为短周期元素；
②元素A与元素B同周期，元素A与元素E同主族，且A、B、E三原子p轨道上均有2个未成对电子；
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中没有未成对电子．
请回答下列问题：
（1）元素A与元素B的电负性较大的为O，元素C与元素D的第一电离能的较小的为Al（填入相应的元素符号）．
（2）F的价电子排布式为3d54s2．
（3）元素B与元素E形成的晶体中原子间形成的化学键属于AC
A．σ键    B．π键    C．极性键    D非极性键
（4）由氢元素与A、B两元素共同构成的相对分子质量为30的分子里中心原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间构型为平面三角形
（5）根据等电子原理，写出由元素原子A与元素B构成的一种双原子极性分子的结构式C≡O．
（6）已知金刚石的晶胞如图所示，阿伏伽德罗常数的值为NA，该晶体中最近的两个C原子之间的距离为cm，则晶体的密度为$\frac{ρ}{64}$g/cm3．
11．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）
A．向Al2（SO4）3溶液中加入过量的NH3•H2O：Al3++4 NH3•H2O═[Al（OH）4]-+4NH4+
B．用高锰酸钾标准溶液滴定草酸：2MnO4-+16H++5C2O42-═2Mn2++10CO2↑+8H2O
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D．明矾溶液中滴入Ba（OH）2溶液使SO42-恰好完全沉淀：2Ba2++3OH-+Al3++2SO42-═2BaSO4↓+Al（OH）3↓
8．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是（　　）
A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
B．常温常压下，32 g氧气（O2）和32 g臭氧（O3）都含有2NA个氧原子
C．500 mL 0.2 mol/L Na2SO4溶液中含有NA个Na+离子
D．在标准状况下，22.4L水的质量约为18g
15．用NA 表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是（　　）
A．5.6 g铁与足量盐酸反应生成H2的体积为2.24 L
B．32 g臭氧（O3）含的原子数目为3NA
C．标准状况下，11.2 L CCl4所含的原子数目为1.5NA
D．常温常压下，46g NO2和N2O4混合气体所含的原子数目为3NA
5．除去某溶液里溶解的少量杂质，下列做法中不正确的是（括号内的物质为杂质）（　　）
A．NaCl溶液（BaCl2）：加过量Na2CO3溶液，过滤，再加适量盐酸并加热
B．KNO3溶液（NaCl）：加热蒸发得浓溶液后，降温
C．NaCl溶液（Br2）：加CCl4，分液
D．KNO3溶液（AgNO3）：加过量KCl溶液，过滤
12．下列除去杂质的试剂、方法的选择均正确的是（　　）
选项物质杂质除杂试剂除去杂质的方法
ANaCl溶液BaCl2Na2CO3溶液过滤
BNaCl溶液I2CCl4多次萃取、分液
CCCl4汽油H2O分液
DCO2HClNaOH溶液洗气
A．AB．BC．CD．D
1．某研究性学习小组组装了下图所示的装置制备ClO2气体（加热装置用“△”表示），反应原理为饱和草酸溶液与KClO3粉末在60℃时反应制得ClO2（温度过高或过低都会影响制气效率）．
已知：①ClO2是一种黄绿色有刺激性气味的气体，熔点-59℃，沸点11.0℃．
②草酸是酸性强于醋酸的二元弱酸，对应的钙盐（CaC2O4）不溶于醋酸，能溶于强酸，它还是一种还原性较强的物质．
（1）写出制备ClO2的化学方程式：
KClO3+1H2C2O4═2KHCO3+2ClO2↑
（2）A装置中还缺少的一样仪器名称是温度计，B装置的作用是将ClO2冷凝收集．
（3）C装置吸收尾气后，溶液中含有NaOH、NaClO2、NaClO3等溶质，小组成员认为C中还可能含有Na2CO3，试分析可能的原因是过量的草酸与KHCO3反应：HOOC-COOH+KHCO3=CO2↑+H2O+HOOC-COOK，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；或因KClO3具有较强氧化性，将草酸氧化成CO2，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3．
（4）小组成员查资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”，他将菠菜研磨成汁、热水浸泡、过滤得到溶液，调节溶液呈碱性，加入足量的CaCl2溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤，沉淀备用，对生成的沉淀进行探究．
①提出合理假设
假设1：只存在CaCO3；
假设2：既存在CaCO3，也存在CaC2O4；
假设3：只存在CaC2O4．
②基于假设2，设计实验方案，进行实验．请将实验步骤以及预期现象和结论填入下表．限选实验试剂：1mol•L-1 H2SO4溶液、0.1mol•L-1 HCl溶液、0.01mol•L-1 KMnO4溶液、澄清石灰水．
实验步骤预期现象和结论
步骤1：取少量沉淀于试管中，加入足量0.1 mol•L-1 HCl．
步骤2：往步骤1的剩余物中，再滴加几滴0.01 mol•L-1 KMnO4．
2．如图所示，①和②为两个体积相同的固定容器，图中“○”和“●”分别表示氢原子和氧原子，则下列说法正确的是（　　）
A．若①中的H2为1 mol，则②中所含原子总数为3.01×1023个
B．①和②中气体的质量之比为1：8
C．H2、O2均能发生化合反应，但不能发生置换反应
D．两容器的温度和压强均相同

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