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【题目】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:

注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是___________。

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________,阴极产生的物质A的化学式为____________。

(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_____________________。

【答案】Al2O3+2OH=2+H2O减小石墨电极被阳极上产生的O2氧化)4+2H2O4e=4+O2↑H2NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜

【解析】

以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝,由流程可知,加NaOH溶解时Fe2O3不反应,由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀,过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠,碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3,过滤II得到Al(OH)3,灼烧生成氧化铝,电解I为电解氧化铝生成Al和氧气,电解II为电解Na2CO3溶液,结合图可知,阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气,阴极上氢离子得到电子生成氢气。

(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为:Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O;(2)向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液,与NaAlO2反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,碱性为OH->AlO2->CO32-,可知溶液的pH减小,NaHCO3中存在化学键有:离子键和共价键;(3)“电解I”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是石墨电极被阳极上产生的O2氧化。(4)由图可知,阳极反应为4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑,阴极上氢离子得到电子生成氢气,则阴极产生的物质A的化学式为H2。(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜。

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【题目】“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。

(1)下列措施中,有利于降低大气中CO2浓度的有:_________。(填字母)

a.减少化石燃料的使用 b.植树造林,增大植被面积

c.采用节能技术 d.利用太阳能、风能

(2)将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多,如:

a.6CO2 + 6H2OC6H12O6 b.CO2 + 3H2CH3OH +H2O

c.CO2 + CH4CH3COOH d.2CO2 + 6H2CH2==CH2 + 4H2O

以上反应中,最节能的是_____________,原子利用率最高的是____________。

(3)文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下:

反应结束后,气体中检测到CH4和H2,滤液中检测到HCOOH,固体中检测到镍粉和Fe3O4。

CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示(仅改变镍粉用量,其他条件不变):

研究人员根据实验结果得出结论:

HCOOH是CO2转化为CH4的中间体,即:CO2HCOOHCH4

①写出产生H2的反应方程式_______________________________________。

②由图可知,镍粉是_______。(填字母)

a.反应Ⅰ的催化剂

b.反应Ⅱ的催化剂

c.反应ⅠⅡ的催化剂

d.不是催化剂

③当镍粉用量从1mmol增加到10mmol,反应速率的变化情况是__________。(填字母)

a.反应Ⅰ的速率增加,反应Ⅱ的速率不变

b.反应Ⅰ的速率不变,反应Ⅱ的速率增加

c.反应ⅠⅡ的速率均不变

d.反应ⅠⅡ的速率均增加,且反应Ⅰ的速率增加得快

e.反应ⅠⅡ的速率均增加,且反应Ⅱ的速率增加得快

f.反应Ⅰ的速率减小,反应Ⅱ的速率增加

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