题目内容

【题目】硝酸铝[Al(NO3)3]是一种常用媒染剂。工业上用铝灰(主要含Al、Al2O3、Fe2O3等)制取硝酸铝晶体[Al(NO3)3·9H2O]的流程如下:

完成下列填空:

(1)常温下,铝遇浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜,这种现象称为__________,铝粉常用来还原一些金属氧化物以冶炼某些难熔的金属,这类氧化还原反应叫__________反应;

(2)步骤Ⅰ的离子方程式是_________________,_________________;

(3)若在实验室中完成步骤Ⅱ,为提高铝元素的利用率,可用__替换稀硝酸;

a.稀硫酸 b.稀盐酸 c.醋酸 d.二氧化碳

(4)在步骤Ⅲ的实际操作过程中,待沉淀完全溶解后还会加入稍过量稀硝酸,用平衡移动原理解释此时加入稀硝酸的目的:_______________________;

(5)温度高于200℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝、二氧化氮和氧气,写出该反应的化学方程式:_____________。

【答案】钝化 铝热或置换 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O cd Al3++3H2O≒Al(OH)3+3H+,加过量HNO3平衡向左移动,抑制Al3+水解 4Al(NO3)32Al2O3+12NO2↑+3O2↑

【解析】

本题主要考查铝、氧化铝的重要性质及应用。要特别关注铝的钝化、铝热反应、氧化铝和氢氧化铝的两性等知识的应用。

(1)常温下,铝遇浓硫酸、浓硝酸时,在铝表面迅速生成致密的氧化物保护薄膜,这种现象称为钝化现象。钝化不是铝与浓硫酸、浓硝酸不发生反应,而是反应迅速进行,迅速停止;铝粉与某些金属氧化物的混合粉末称为铝热剂,引发后发生反应产生很高的温度,可用以冶炼某些难熔的金属,这类氧化还原反应称为铝热反应,其实质是置换反应;

(2)铝灰中的主要成分Al、Al2O3均能与NaOH溶液反应,Fe2O3与NaOH溶液不反应:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;

(3)Al(OH)3既溶于强酸又溶于强碱,既不溶于弱酸又不溶于弱碱,所以若在实验室中完成步骤Ⅱ,为提高铝元素的利用率,可用弱酸替换稀硝酸这一强酸,故可选用醋酸和二氧化碳这两种弱酸,其中二氧化碳更好;

(4)Al(NO3)3中Al3+会水解:Al3++3H2O≒Al(OH)3+3H+,加过量HNO3可向溶液提供H+使平衡向左移动,从而抑制Al3+水解,同时不引入新的杂质离子;

(5)题目已明确告知反应物是硝酸铝,产物有氧化铝、二氧化氮和氧气,配平即可得:4Al(NO3)32Al2O3+12NO2↑+3O2↑,注意标明温度高于200℃。

练习册系列答案
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【题目】资源化利用CO具有重要意义。

(1)CO可设计成燃料电池,熔融Li2CO3和Na2CO3的混合物作为燃料电池的电解质,氧化剂是含CO2的O2,工作时正极反应为__________________,以该燃料电池为电源处理含氮氧化物废气,可回收硝酸,同时制得副产物氢气,装置如图所示(电极均为石墨电极)。该装置中应选用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜,写出电解时NO2发生反应的电极反应式:___________________。

(2)CO是高炉炼铁的重要还原剂,炼铁时发生的主要反应有:

反应

△H(kJ/mol)

I. Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g)

+489

II. Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

-27

III. C(s)+CO2(g) 2CO(g)

X

试计算,试计算,X=_________。

T1℃时,向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C,发生反应I,反应达到平衡后,在t1时刻改变某条件,v(逆)随时间(t)的变化关系如图所示,则t1时刻改变的条件可能是_____________________。

a.保持温度、体积不变,使用催化剂 b.保持体积不变,升高温度

c.保持温度不变,压缩容器体积 d.保持温度、体积不变,充入CO

(3)在一定温度下,向某体积可变的恒压(P总)密闭容器中加入1mol CO2与足量的碳发生反应III,平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。

①650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为____________。

②T℃时,该反应达到平衡时下列说法不正确的是__________________。

a.气体密度保持不变

b.2v正(CO2)=v正(CO)

c.若保持其它条件不变再充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动

d.若保持其它条件不变再充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动

e.若其它条件不变将容器体积压缩至一半并维持体积不变,再次达平衡时压强小于原平衡的2倍

③根据图中数据,计算反应III在T℃时用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=___________(设总压强为P总,用含P总的代数式表示)

【题目】某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物)其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:

(1)对PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:

离子

K+

Na+

NH4+

SO42-

NO3-

Cl-

浓度/mol.L

4×10-6

6×10-6

2×10-5

4×10-5

3×10-5

2×10-5

根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为 ,试样的pH值 。

(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:

①将煤转化为清洁气体燃料。已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H= -241.8KJ/mol

C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H= -110.5KJ/mol

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式 ;

②洗涤含SO2的烟气,以下物质可作洗涤剂的是 ;

a.Ca(OH)2 b.Na2CO3 c.CaCl2 d.NaHSO3

(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化为:

①已知气缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g) 2NO(g) H>0

若1mol空气含有0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8×10-4mol.计算该温度下的平衡常数K= ___________;汽车启动后,气缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是 。

②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:

2CO(g)=2C(s)+O2(g)已知该反应的H>0,简述该设想能否实现的依据 。

③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为 。

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