题目内容

4．铵明矾是一种广泛应用于医药、食品、污水处理等多个行业的重要化工产品．高岭土中含有SiO2、Al2O3和少量Fe2O3，下图是以高岭土为原料制备硫酸铝晶体和铵明矾的工艺流程．

请回答下列问题：
（1）过滤操作中会使用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗．
（2）除铁过程中需要适当调高溶液的pH，则滤渣2的主要成分为Fe（OH）3（填化学式），若要检验除铁后的滤液中是否含有Fe3+，可采取的实验操作及现象为取少量除铁后的滤液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色则含Fe3+，否则不含Fe3+．
（3）实验表明，铵明矾中只含有NH4+、Al3+、SO42-等三种离子，同时含有一定数目的结晶水．某实验小组为进一步测定铵明矾的化学式，首先取9.06g铵明矾配成溶液，然后逐滴加入0.2mol/LNaOH溶液至过量，产生的沉淀质量和加入的NaOH溶液体积关系如下图所示．

2出图中BC 段对应的化学方程式Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O．
②根据上图所提供的信息，通过计算求出铵明矾的化学式．（写出计算过程）

分析 高岭土用浓硫酸溶解，Al2O3、Fe2O3反应得到Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤渣1为SiO2，滤液中含有Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3及剩余的硫酸，结合题目分析解答．
（1）过滤操作中会使用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；
（2）铁离子能和KSCN溶液反应生成血红色溶液；
（3）①沉淀减少的反应是氢氧化铝溶解在氢氧化钠溶液的反应；
②根据图象B→C可知溶解氢氧化铝沉淀求n（Al3+），A→B是NH4++OH-→NH3．H2O求n（NH4+），根据根据电荷守恒 计算出n（SO42-），根据质量守恒 计算出n（H2O），可得铵明矾的化学式．

解答 解：（1）过滤操作中会使用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗，
故答案为：漏斗；
（2）滤渣2的主要成分为Fe（OH）3；铁离子能和KSCN溶液反应生成血红色溶液，所以要检验除铁后的滤液中是否含有Fe3+，应采取的实验方法为取少量除铁后的滤液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色则含Fe3+，否则不含Fe3+；，
故答案为：Fe（OH）3；取少量除铁后的滤液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色则含Fe3+，否则不含Fe3+；
（3）①沉淀减少过程（即BC段）中发生反应是氢氧化铝沉淀溶解于氢氧化钠溶液中的反应，反应的化学方程式为Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，
故答案为：Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O；
②根据图象B→C可知溶解氢氧化铝沉淀用去100mL氢氧化钠溶液，由Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O 计算出n（Al3+）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，A→B沉淀量不变，说明NH4++OH-→NH3．H2O，由此 计算出n（NH4+）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，根据电荷守恒 计算出n（SO42-）=$\frac{0.02mol+0.02mol×3}{2}$=0.04mol，根据质量守恒 计算出n（H2O）=$\frac{9.06g-0.02mol×27g/mol-0.02mol×18g/mol-0.04mol×96g/mol}{18g/mol}$=0.24mol，得n（NH4+）：n（Al3+）：n（SO42-）：n（H2O）=0.02：0.02：0.04：0.24=1：1：2：12，所以铵明矾的化学式为NH4Al（SO4）2•12H2O，
故答案为：NH4Al（SO4）2•12H2O．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生分析能力、实验基本操作能力等，明确流程图中发生的反应及基本操作方法、物质性质是解本题关键，知道常见仪器用途，根据守恒进行计算，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
13．25℃时，三种酸的电离平衡常数如表：
化学式CH3COOHH2CO3HClO
电离平衡常数1.8×10-5 K1  4.3×10-7
 K2  5.6×10-11		3.0×10-8
（1）常温下，若三者体积均为200mL 浓度均为0.1mol•L-1，则三者中C（H+）最小的是次氯酸（填名称）．
（2）相同条件下，体积均为200mL、浓度均为0.1mol•L-1的CH3COOH（aq）和HCl（aq）分别与100mL 0.2mol•L-1NaOH溶液反应，放出热量较少的是醋酸 （填名称）．
（3）下列四种离子结合质子能力由大到小的顺序是a＞b＞d＞c（填序号）．
a．CO32-b．ClO-            c．CH3COO-d．HCO3-
（4）向次氯酸钠溶液中通入少量二氧化碳，写出该过程中反应的离子方程式：ClO-+CO2+H2O=HCO3-+HClO．
（5）在一定温度下，有 a．盐酸   b．硫酸   c．醋酸三种酸，当三者c（H+）相同且体积相同时，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌粒，若产生相同体积的H2（相同状况），则开始时反应速率的大小关系为a=b=c（填序号），反应所需时间的长短关系是a=b＞c（填序号）．
（6）相同条件下，体积均为10mL、c（H+）为0.01mol•L-1的醋酸溶液与HX溶液分别加水稀释至1000mL，稀释过程中c（H+）变化如图所示．
则HX的电离平衡常大于（填“大于”、“等于”或“小于”）醋酸的电离平衡常数．
15．某校化学小组学生进行“铁与水蒸气反应”的实验，并探究固体产物成分．
（1）反应的化学方程式是3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2↑．
（2）图1装置证明实验中有气体产生的现象是有大量肥皂泡生成，部分肥皂泡浮在空中，点燃肥皂泡发生轻微爆炸
（3）收集实验中产生的气体，应用图2装置中的bd　（选填字母编号）．

（4）反应停止冷却后称量，得到固体质量为28.8g．再向固体中加入过量稀盐酸充分反应，并进行如图实验：

如果向淡黄色溶液中加入一种试剂，产生了蓝色沉淀，则能够确定其中含有Fe2+，写出反应的离子方程式3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2↓；加入新制氯水后溶液红色加深的原因是（用离子方程式表示）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-．
（5）某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现请对褪色原因进行探究．
假设1：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态；
假设2：SCN-被过量的氯水氧化；
为了对所提出的假设2进行验证，实验方案是取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，则说明假设2正确，若不变红，则假设2不正确．
（6）根据所给数据，可计算出反应前试管B中铁元素的质量分数为77.8%．
12．Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水．在中性或碱性环境中稳定．
Ⅰ．制备Na2S2O3•5H2O   反应原理：Na2SO3（aq）+S（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3（aq）
实验步骤：
①称取15g Na2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80ml蒸馏水．另取5g研细的硫粉，用3ml乙醇润湿，加入上述溶液中．
②安装实验装置（如图所示，部分加持装置略去），水浴加热，微沸60分钟．
③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3•5H2O，经过滤，洗涤，干燥，得到产品．
回答问题：
（1）仪器a的名称是冷凝管，其作用是冷凝回流．
（2）产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是Na2SO4，检验是否存在该杂质的方法是取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na2SO4．
（3）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子方程式表示其原因：S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O．
Ⅱ．测定产品纯度
准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000mol•L?1碘的标准溶液滴定，滴定至终点时，消耗标准溶液的体积为18.10mL．
反应原理为：2S2O32?+I2═S4O62-+2I?
（4）滴定至终点时，溶液颜色的变化：由无色变为蓝色．
（5）产品的纯度为（设Na2S2O3•5H2O相对分子质量为M）$\frac{3.620×1{0}^{-3}Mg}{Wg}$×100%．
Ⅲ．Na2S2O3的应用
（6）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO42?，常用作脱氧剂，该反应的离子方程式为S2O32?+4Cl2+5H2O=2SO42?+8Cl?+10H+．．
19．某学生用0.1000mol•L-1的NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，其操作可分解为如下几步：
A．移取20mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2～3滴酚酞；
B．用标准溶液润洗滴定管2～3次；
C．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管尖嘴使之充满溶液；
D．取标准NaOH溶液注入碱式滴定管至刻度0以上2～3cm；
E．调节液面至0或0以下刻度，记下读数；
F．把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准NaOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度．
就此实验完成填空：
（1）正确操作步骤的顺序是（用序号字母填写）ABDCEF．
（2）上述B步骤操作的目的是除去附在滴定管壁上的水，防止水稀释标准溶液．
（3）实验中用左手控制活塞，眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化，直至滴定终点．判断到达终点的现象是溶液的颜色由无色变浅红且保持半分钟内不褪色．
（4）某学生根据3次实验分别记录有关数据如表：
滴定
次数		待测溶液的体积（mL）0.100 0mol•L-1NaOH的体积（mL）
滴定前刻度滴定后刻度溶液体积（mL）
第一次20.000.0026.1126.11
第二次20.001.5630.3028.74
第三次20.000.2226.3126.09
依据上表数据列式计算该盐酸溶液的物质的量浓度为
（5）用0.1000mol•L-1 NaOH溶液滴定0.1000mol•L-1盐酸，如达到滴定的终点时不慎多加了1滴NaOH溶液（1滴溶液的体积约为0.05mL），继续加水至50mL，所得溶液的pH等于10
（6）下列哪些操作会使测定结果偏高B、C、E（填序号）．
A．锥形瓶中溶液的颜色刚刚由无色变为浅红色即停止滴定
B．碱式滴定管用蒸馏水洗净后立即注入标准液
C．滴定前碱式滴定管尖端气泡未排除，滴定后气泡消失
D．滴定前读数正确，滴定后俯视滴定管读数
E．实验中，用待盛装的溶液润洗锥形瓶．
9．新的生产MnO2和锌的工艺简化流程框图如图（中间产物的固体部分已经略去）：

软锰矿：MnO2含量≥65%、Al2O3含最为4%；闪锌矿：ZnS含量≥80%．FeS、CuS、CdS含量各为2%．滤液B中含金属离子：Zn2+，Mn2+，Fe2+，Al3+
试回答下列问题：
（1）软锰矿、闪锌矿与硫酸溶液共热时可析出硫．金属元素均转化为相应的硫酸盐（锰元素以-2价存在）．则其中MnO2和FeS发生反应的离子方程式为3MnO2+2FeS+12H+$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe3++3Mn2++2S↓+6H2O；
（2）步骤③中的MnO2也可用下列BD （填序号）物质代替．（不考虑Mn2+的反应）
A． KMnO4固体B． H2O2         C．浓硝酸D．浓硫酸E．氯水
（3）加入化合物C后可得纯净的Z．nSO4，MnSO4溶液，C可以是ZnO，Zn（OH）2，Mn（OH）2 或MnCO3（或ZnCO3） （填一种含只种元素的化合物的化学式），产品D为H2SO4 （填化学式）．
（4）电解过程中阳极的电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；
（5）Ⅰ．将制得的MnO2（s）与KOH（s），KClO3（s）按比例混合，加热熔融（不断搅拌）可得KCl和K2MnO4的固体混合物；Ⅱ．再用5%的KOH溶液溶解得绿色（MnO42-的颜色）溶液；Ⅲ．向绿色溶液中通入适量CO2后，将溶液加热，并趁热滤去残渣（含MnO2（s））；Ⅳ．将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、干燥得紫色KMnO4晶体．
①为了使MnO2，KOH，KC1O3恰好完全反应，三者的物质的量之比应为3：6：1；
②写出Ⅲ中生成KMnO4的化学方程式：2CO2+3K2MnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KMnO4+MnO2+2K2CO3；
③Ⅲ中，需控制CO2的用量，若CO2过量，会使所得产品纯度降低，原因是CO2通入过量会生成溶解度小的KHCO3，随KMnO4晶体一起析出．
16．二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用．工业上可利用水煤气合成二甲醚，总反应为：3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H＜0
（1）该反应的化学平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）{c}^{3}（CO）}$．温度升高平衡常数变小（填“变大”、“变小”、“不变”）
（2）在一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是cd（填字母代号）．
a．降低温度   b．加入催化剂  c．缩小容器体积  d．增加H2的浓度  e．增加CO的浓度
（3）在一定温度下，在容积为1L的密闭容器中充入3mol H2、3mol CO，发生反应：3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g），
在10min时刚好达到平衡，此时测得H2的物质的量浓度为1.5mo1•L-1．则：
①平衡时n（CH3OCH3）=0.5，平衡时CO的转化率为50%．
②达到平衡后，若向容器中再充入1mol H2、1mol CO2，经一定时间达到平衡，反应开始时正、逆反应速率的大小：v（正）＞v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）．
③在该反应条件下能判断反应达到化学平衡状态的依据是D（填编号）．
A   v（CO）=3v（CO2）  B   生成a mol CO2的同时消耗3a mol H2
C   c（CO2）=c（CO）   D   混合气体的平均相对分子质量不变
E   气体的密度不再改变   F   气体的总质量不再改变．
13．2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=a kJ•mol-1，反应过程的能量变化如图所示．已知1mol SO2（g）完全转化为1mol SO3（g）放热99kJ．请回答：
（1）图中A点表示反应物总能量，a=-198．
（2）Ea的大小对该反应的△H无（填“有”或“无”）影响．
（3）已知单质硫的标准燃烧热为296kJ•mol-1，写出反应的热化学方程式：S（s）+O2=SO2（g）△H=-296kJ•mol-1，常温常压下，由单质硫和氧气经两步反应，若生成4mol SO3（g），放出的总热量为1580．
14．FeCl3在现代工业生产中应用广泛．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．工业上，向500-600℃的铁屑中通入氯气可生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢可以生产无水氯化亚铁．某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3并对产物做了如图探究实验，请回答下列问题：

（1）装置的连接顺序为a→g，h→d，e→b，c→f．
（2）i．A中反应的离子方程式：MnO2+2Cl-+4H+$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++2H2O+Cl2↑．
ii．D中碱石灰的作用是吸收没有反应完的氯气，以防污染空气，吸收空气中的水蒸气，防止生成的FeCl3潮解．
（3）反应结束后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管B中硬质玻璃管的右端．要使沉积的FeCl3进入收集器，需进行的操作是在沉积的FeCl3固体下方加热．
（4）反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量稀盐酸和少许植物油（反应过程中不振荡），充分反应后，进行如下实验：

①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子方程式为Fe3++3SCN-?Fe（SCN）3．
②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是2Fe2++2H++H2O2═2Fe3++2H2O（用离子方程式表示）．

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