题目内容
石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：
(注：SiCl4的沸点为57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于150 ℃)
(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是____________________。
(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________。由气体Ⅱ中某物得到水玻璃的化学反应方程式为____________________________________________。
(3)步骤①为：搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有________。
(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为______________________________________________，100 kg初级石墨最多可能获得Ⅴ的质量为______kg。
(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。
(1)排除装置中的空气
(2)CO SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O
(3)过滤 AlO
和Cl－
(4)AlO＋CH3COOCH2CH3＋2H2O
CH3COO－＋CH3CH2OH＋Al(OH)3↓ 7.8
(5)
[解析] (1)通入N2的目的是为了排除装置中的空气(特别是氧气)，防止在高温时石墨与氧气反应。(2)高温反应后，SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO分别转化为SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2。因为石墨是过量的，故高温条件下，C和SiO2、Fe2O3反应生成的是CO。由于SiCl4的沸点为57.6 ℃，低于80 ℃，故气体Ⅱ为SiCl4，在NaOH溶液中水解生成Na2SiO3和NaCl: SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。(3)AlCl3、FeCl3、MgCl2的沸点均高于150 ℃，在80 ℃下变为固体Ⅲ， AlCl3、FeCl3、MgCl2和过量NaOH反应后生成NaAlO2、Fe(OH)3、Mg(OH)2和NaCl，通过过滤将沉淀Fe(OH)3和Mg(OH)2滤出，得到的溶液Ⅳ主要含NaAlO2和NaCl。(4)NaAlO2发生水解导致溶液显碱性：NaAlO2＋2H2O
Al(OH)3＋NaOH，加入乙酸乙酯后，发生水解：CH3COOCH2CH3＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH，促使NaAlO2彻底水解生成Al(OH)3沉淀。溶液Ⅳ转化为沉淀Ⅴ的反应为NaAlO2＋2H2O＋CH3COOCH2CH3Al(OH)3↓＋CH3COONa＋CH3CH2OH。根据Al原子守恒，可知100 kg初级石墨可得m[Al(OH)3]＝
×2×78 g·mol－1＝7.8 kg。
(5)水体中铜件的电化学防腐利用了电解保护法，该方法中石墨作阳极，铜件作阴极，即外加电流的阴极保护法；若将石墨与铜件直接相连，形成原电池，则铜作负极被氧化，所以不可采用。
名校课堂系列答案二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体。无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。
完成下列填空：
实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。
如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，上图中可选用的发生装置是 （填写字母）。
41.若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L（标准状况）二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠
g（保留一位小数）；如果已有4.0%亚硫酸钠（质量分数），被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠 g （保留一位小数）。
42.实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。
石灰-石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2→CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O。其流程如下图：
碱法的吸收反应为SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图：
已知：
| 试剂 | Ca(OH)2 | NaOH |
| 价格（元/kg） | 0.36 | 2.90 |
| 吸收SO2的成本（元/mol） | 0.027 | 0.232 |
石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是 。和碱法相比，石灰-石膏法的优点是 ，缺点是 。
43.在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案（用流程图表示）。
③在0.5 mol·L－1 NaOH和1.0 mol·L－1 MgCl2溶液中，
动力电源，其原理如右下图所示。该电池反应元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题：
(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外)，以下说法正确的是________。
a．原子半径和离子半径均减小
b．金属性减弱，非金属性增强
c．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强
d．单质的熔点降低
(2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为________，氧化性最弱的简单阳离子是________。
(3)已知：
| 化合物 | MgO | Al2O3 | MgCl2 | AlCl3 |
| 类型 | 离子化合物 | 离子化合物 | 离子化合物 | 共价化合物 |
| 熔点/℃ | 2800 | 2050 | 714 | 191 |
工业制镁时，电解MgCl2而不电解MgO的原因是__________________________________；
制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是______________________________。
(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)
SiCl4
SiCl4(纯)
Si(纯)
写出SiCl4的电子式：________________；在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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________。
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：________________________________________________________________________。