题目内容

3．铝是用途广泛的金属材料，目前工业上主要用铝土矿（主要成分含氧化铝、氧化铁）来制取铝，其常见的过程如图：

请回答下列问题：
（1）沉淀B的化学式为Fe2O3，溶液C中阴离子主要是AlO2-和OH-．
（2）操作Ⅰ是过滤 （填操作名称）．
（3）写出①过程中发生反应的离子方程式Al2O3+2OH-═2AlO-2+H2O．
（4）Al（OH）3沉淀必须进行洗涤才能通过操作Ⅳ获得纯净Al2O3，操作Ⅳ是灼烧 （填操作名称），简述洗涤沉淀的操作方法：在过滤器中加入水至淹没沉淀，等水自然流尽后重复操作2-3次．
（5）生产过程中，除水、CaO和CO2可以循环使用外，还可循环使用的物质有NaOH（填化学式）．

分析 铝土矿（主要成分含氧化铝、氧化铁）加入氢氧化钠，氧化铁不和碱反应，氧化铝可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；过滤后得到的沉淀B为氧化铁，滤液中含氢氧化钠和偏铝酸钠；通入二氧化碳，二氧化碳和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，过滤得到氢氧化铝沉淀和碳酸钠溶液；灼烧氢氧化铝得到氧化铝和水，电解氧化铝得到铝和氧气；碳酸钠溶液和氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠用来碱浸；灼烧碳酸钙得到氧化钙和二氧化碳，二氧化碳和氧化钙循环使用．
（1）铝土矿中含氧化铁，氧化铁不和碱反应；氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀（E）和氢氧化钠；
（2）不溶物和溶液分开采取过滤的方法；
（3）铝土矿中含有氧化铝，可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；
（4）氢氧化铝受热分解得到氧化铝；洗涤沉淀，可在过滤器中加入水至淹没沉淀，等水过滤后，重复操作2-3次；
（5）对碳酸钙高温煅烧生成的氧化钙可以再和碳酸钠水溶液作用，生成的二氧化碳还可以用来处理溶液C，二者均可以循环使用，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠溶液，氢氧化钠用来碱浸．

解答 解：铝土矿（主要成分含氧化铝、氧化铁）加入氢氧化钠，氧化铁不和碱反应，氧化铝可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；过滤后得到的沉淀B为氧化铁，滤液中含氢氧化钠和偏铝酸钠；通入二氧化碳，二氧化碳和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，过滤得到氢氧化铝沉淀和碳酸钠溶液；灼烧氢氧化铝得到氧化铝和水，电解氧化铝得到铝和氧气；碳酸钠溶液和氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠用来碱浸；灼烧碳酸钙得到氧化钙和二氧化碳，二氧化碳和氧化钙循环使用．
（1）铝土矿中含氧化铁，氧化铁不和碱反应，氧化铝可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；过滤后得到的沉淀B为氧化铁，滤液中含氢氧化钠和偏铝酸钠，
故答案为：Fe2O3；AlO2-和OH-；
 （2）不溶物和溶液分开采取过滤的方法，氧化铁不和碱反应，为不溶物，氧化铝可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，故用过滤方法把沉淀和溶液分开，
故答案为：过滤；
（3）铝土矿中含有氧化铝，可与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为Al2O3+2OH-═2AlO-2+H2O，
故答案为：Al2O3+2OH-═2AlO-2+H2O；
（4）氢氧化铝受热分解得到氧化铝，故操作Ⅳ是灼烧；洗涤沉淀，可在过滤器中加入水至淹没沉淀，等水自然流尽后重复操作2-3次，
故答案为：灼烧；在过滤器中加入水至淹没沉淀，等水自然流尽后重复操作2-3次；
（5）对碳酸钙高温煅烧生成的氧化钙可以再和碳酸钠水溶液作用，生成的二氧化碳还可以用来处理溶液C，二者均可以循环使用，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠溶液即D溶液，反应的总方程式为Na2CO3+CaO+H2O═2NaOH+CaCO3↓，氢氧化钠用来碱浸，
故答案为：NaOH．

点评 本题综合考查物质的分离，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，主要把握物质的性质以及实验的原理，易错点为（5），注意把握相关物质的性质以及化学方程式的书写，学习中注意相关知识的积累．

练习册系列答案
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9．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（　　）
A．形成化学键B．氢气燃烧C．铝热反应D．电解熔融氯化钠
10．化学与生活紧密联系，下列说法不正确的是（　　）
A．Na2SiO3水溶液俗称水玻璃，可用作木材防火剂
B．Fe3O4俗称铁红，可用作红色涂料
C．Na2CO3俗称纯碱，可作为制造玻璃的原料
D．KAl（SO4）2•12H2O俗称明矾，可作为净水剂
7．电解KCL和NaNO3溶液可以得到KNO3溶液，电解装置如图所示，以下说法正确的是（　　）
A．X为负极，F溶液NaNO3溶液
B．电解一段时间，往Pt片（I）附近滴入酚酞，溶液变红
C．电解总反应方程式为：2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑
D．理论上，当得到0.1molKNO3时，Pt片（Ⅱ）上生成标准状况下为1.12L的气体
14．向2.9g某饱和一元醛中加人足量银氨溶液，在一定条件下充分反应后析出10.8g银，该醛是（　　）
A．HCHOB．CH3CHOC．CH3CH2CHOD．CH3CH（CH3）CHO
8．图是一种天然药物桥环分子合成的部分路线图（反应条件已经略去）：

已知：
①LiBH4可将醛、酮、酯类还原成醇，但不能还原羧酸、羧酸盐、碳碳双键；LiBH4遇酸易分解．
②RCH2COOR′$→_{催化剂}^{CH_{3}I}$RCH（CH3）COOR′
RCOR′$→_{THF}^{LiBH_{4}}$RCH（OH）R′R-COOR$→_{THF}^{LiBH_{4}}$RCH2OH+R′OH
请回答下列问题：
（1）有机物B中含氧官能团的名称酯基、羰基．
（2）反应A→B中需要加入试剂X，其分子式为C4H8O2，X的结构简式为CH3COOC2H5．
（3）C用LiBH4还原得到D．C→D不直接用H2（镍作催化剂）还原的原因是碳碳双键也能与氢气发生加成反应，酯很难和H2发生还原反应．
（4）写出一种满足下列条件的A的同分异构体的结构简式为．
①属于芳香族化合物；②能使FeCl3溶液显色；③分子中有4种不同化学环境的氢．
（5）写出E和银氨溶液反应的化学方程式．
（6）根据已有知识并结合相关信息，设计B→C的合成路线图（CH3I和无机试剂任选）．
合成路线流程图例如下：H2C=CH2$\stackrel{HBr}{→}$CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH．
15．利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气，反应为：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．
（1）甲烷与水蒸气反应，被氧化的元素是C（碳），当生成标准状况下35.84L合成气时转移电子的物质的量是2.4mol．
（2）将2mol CH4和5mol H2O（g）通入容积为100L的反应室，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图．
①达到A点所需的时间为5min，则v（H2）=0.006mol•L-1•min-1，100℃时平衡常数K=6.75×10-4mol2•L-2．
②图中的P1＜P2（填“＜”、“＞”或“=”），A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是KC＞KB＞KA．
（3）合成气用于合成氨气时需除去CO，发生反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0，下列措施中能使$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（{H}_{2}O）}$增大的AC（选填编号）．
A．降低温度               B．恒温恒容下充入He（g）
C．将H2从体系中分离      D．再通入一定量的水蒸气
可用碳酸钾溶液吸收生成的CO2，常温下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH-的物质的量浓度为1×10-4mol•L-1，常温下，0.1mol•L-1KHCO3溶液pH＞8，则溶液中c（H2CO3）＞c（CO32-）（填“＞”、“=”或“＜”）．
12．工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx（NO和NO2的混合物，假设不含N2O4），对生态环境和人类健康带来较大的威胁．
（1）工业上可用氨催化吸收法处理NOx，反应原理如下：4xNH3+6NOx$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$（2x+3）N2+6xH2O，某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如下：

①装置A中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O．
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气．
（2）工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx．
已知：NO不能与Na2CO3溶液反应．
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2（Ⅰ）
2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2（Ⅱ）
①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，x的值不可能是C（填字母）．
A．1.9      B．1.7      C． 1.2
②将1mol NOx通入Na2CO3溶液中，被完全吸收时，溶液中生成的NO3-、NO2-两种离子的物质的量随x变化关系如图2所示：
图中线段a表示NO2-的物质的量随x值变化的关系；若用溶质质量分数为42.4%的 Na2CO3溶液吸收，则需要Na2CO3溶液至少125g．
③用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx，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NOx中的x值为1.875．
13．X、Y、Z、M、R、W均为周期表中前四周期的元素．X的基态原子外围电子排布式为3s2；Y原子的L电子层的P能级上有一个空轨道；Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子； M 的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；R是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素；W为过渡元素，它的基态原子外围电子排布成对电子数和未成对电子数相同且为最外层电子数的两倍．回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）：
（1）W的基态原子的外围电子排布图为．其基态原子有7种能量不同的电子；
（2）R的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是HF分子中存在氢键．
（3）ZM3-空间构型为平面三角形，其中Z的杂化方式为sp2．
（4）W与YM易形成配合物W（YM）5，在W（YM）5中W的化合价为0；与YM分子互为等电子体的离子的化学式为CN-．
（5）W单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式，晶胞分别如下图A、B所示：
图B中原子堆积方式为面心立方密堆积，A、B中W原子的配位数之比为1：2．A、B晶胞的棱长分别为a cm和b cm，则A、B两种晶体的密度之比为b3：2a3．
（6）X和W组成的合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图甲（黑球代表W，白球代表X）．则该合金的化学式为FeMg2或Mg2Fe．

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