题目内容

17．以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率．已知铝灰的主要成分为Al2O3（含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3），其制备实验流程如图：
（1）铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O．
（2）加30%的H2O2作用为将Fe2+氧化为Fe3+，其发生的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，该反应需控制温度低于40℃，其目的是防止H2O2分解．
（3）煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为：4[NH4Al（SO4）2•12H2O]$\frac{\underline{\;1240°C\;}}{\;}$ 2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O，将产生的气体通过图所示的装置．

①集气瓶中收集到的气体是N2（填化学式）．
②足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O（g）外还有SO3、NH3（填化学式）．
③KMnO4溶液褪色（MnO4-还原为Mn2+），发生的离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+．

分析 铝灰的主要成分为Al2O3（含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3）加稀硫酸，Al2O3、FeO、Fe2O3转化为离子，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+，加双氧水，Fe2+被氧化为Fe3+，加入K4[Fe（CN）6]Fe3+转化为沉淀，过滤，在滤液中加入硫酸铵，生成NH4Al（SO4）2，结晶、干燥、煅烧得到α-Al2O3；
（1）Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝和水；
（2）在实验流程中，H2O2具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子；温度不能过高否则过氧化氢受热分解；
（3）①NH4Al（SO4）2•12H2O分解生成的气体NH3和SO3被亚硫酸钠吸收，二氧化硫被高锰酸钾吸收；
②NH3和SO3能被亚硫酸钠溶液吸收；
③KMnO4与二氧化硫反应生成硫酸根离子和锰离子．

解答 解：铝灰的主要成分为Al2O3（含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3）加稀硫酸，Al2O3、FeO、Fe2O3转化为离子，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+，加双氧水，Fe2+被氧化为Fe3+，加入K4[Fe（CN）6]Fe3+转化为沉淀，过滤，在滤液中加入硫酸铵，生成NH4Al（SO4）2，结晶、干燥、煅烧得到α-Al2O3；
（1）Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝和水，其反应的方程式为：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O；
故答案为：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O；
（2）滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+，加30%的H2O2溶液Fe2+被氧化为Fe3+，其反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，该反应需控制温度低于40℃，其目的是防止H2O2分解，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；防止H2O2分解；
（3）①NH4Al（SO4）2•12H2O分解生成的气体NH3和SO3被亚硫酸钠吸收，二氧化硫被高锰酸钾吸收，所以最后集气瓶中收集到的气体是N2；
故答案为：N2；
②NH3极易溶于水，NH3所以能被亚硫酸钠溶液吸收，SO3与水反应是硫酸，则SO3也被亚硫酸钠溶液吸收，所以足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O（g）外还有SO3、NH3；
故答案为：SO3、NH3；
③酸性条件下，KMnO4与二氧化硫反应生成硫酸根离子和锰离子，其反应的离子方程式为：2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；
故答案为：2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+．

点评 本题以氧化铝提取工艺流程为载体，考查元素化合物性质及相互转化、氧化还原、离子方程式、实验基本操作等知识点，注意把握制备原理，把握物质的性质以及相关反应方程式的书写，题目难度中等．

练习册系列答案
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8．现有下列几种有机物：
A．CH4B．（CH3）2C=CH-CH3             C．C2H2
D．C6H14              E．CH2=CH-CH=CH2             F．环戊烷
（1）上述有机物中互为同系物的是AD，互为同分异构体的是BF．
（2）用系统命名法对B进行命名2-甲基-2-丁烯．
（3）A可与Cl2反应生成二氯甲烷，用-个化学方程式表示该反应CH4+2Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH2Cl2+2HCl．
（4）B发生加聚反应的化学方程式为．
（5）用个化学方程式表示C与足量溴水所反应的CH≡CH+2Br2→CHBr2CHBr2．
（6）如图表示的是一种叫做双烯合成的有机反应，请写出 B 与 E发生双烯合成所得产物的结构简式．
9．某实验小组的同学们利用下图装行研究Na2O2与干燥CO2是否发生反应．（部分夹持仪器略去）请回答下列问题．

（1）药品X是石灰石，盛装A的仪器名称是圆底烧瓶．
（2）装置B的作用是除去CO2中混有的HCl气体．
（3）装置C中发生反应的化学方程式是2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2．
（4）将E中集满气体后，欲检验该气体．应先关闭A中的活塞，将E中导管移出水面，接下来的操作是在水面下用玻璃片盖住集气瓶口，将集气瓶移出水槽，正放在桌面上，将带火星的小木条伸入集气瓶，观察是否复燃．
（5）你认为以上实验能否达到实验目的？理由是不能，因为上述实验中的CO2中始终含有水蒸气．
5．下列离子方程式书写正确的是（　　）
A．氧化亚铁溶于稀硝酸：FeO+2H+═Fe2++H2O
B．往CaCl2溶液中通入少量的CO2：Ca2++CO2+H2O=CaCO3↓+2H+
C．碳酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液：HCO3-+OH-=CO32-+H2O
D．向澄清石灰水中滴加少量的NaHCO3溶液：Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O
12．苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料--纳米氧化铜的重要前驱体之一，
可采用苯乙腈为原料在实验室进行合成．请回答：
（1）制备苯乙酸的装置如图（加热和夹持装置等略）．已知：苯乙酸的熔点为76.5℃，微溶于冷水，溶于乙醇．
在250mL三口瓶a中加入70mL质量分数为70%的硫酸，加热至100℃，再缓缓滴入40g苯乙腈，然后升温至130℃，发生反应：
+2H2O+H2SO4$\stackrel{100-130℃}{→}$+NH4HSO4
仪器b的名称是球形冷凝管，其作用是冷凝回流．反应结束后加适量冷水再分离出苯乙酸粗品，加入冷水的目的是降低溶解度，使苯乙酸结晶．
（2）分离出粗苯乙酸的操作名称是过滤，所用到的仪器是（填字母）acd．
a．漏斗    b．分液漏斗　　c．烧杯    d．玻璃棒    e．直形冷凝管
（3）将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后加入Cu（OH）2，搅拌30min，过滤，滤液静置一段时间可以析出苯乙酸铜晶体，写出发生反应的化学方程式，混合溶剂中乙醇的作用是增大苯乙酸的溶解度，便于充分反应．
（4）提纯粗苯乙酸最终得到44g纯品，则苯乙酸的产率是95%．（相对分子质量：苯乙腈 117，苯乙酸 136）
2．标准状态下，4.48L的C2H4和C2H6混合气体充分燃烧得到CO和CO2混合气体的密度为1.429g/L，则其中CO的体积为6.72L．
9．实验室欲配制100mL 1mol/L的NaNO3溶液，试回答：
（1）用不到的仪器是：BC
A．烧杯       B.500mL容量瓶       C．量筒
D．胶头滴管   E．玻璃棒            F.100ml容量瓶
（2）配制时应称取NaNO38.5g
（3）实验开始时，需检查容量瓶是否漏水
（4）下列操作的顺序是（用字母表示）BEAGCDF
A．冷却  B．称量  C．洗涤  D．定容  E．溶解  F．摇匀 G．转移
（5）溶液未冷却就转移到了容量瓶中，实验结果将偏大．
6．科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4．
①写出铜电极表面的电极反应式CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O．
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硫酸（选填“氢氧化钠”或“硫酸”）．
7．新制氯水含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-等粒子，为检验其成分，某研究性学习小组做了如下实验，请根据所做实验，按要求填空．
（1）取少量新制氯水于试管中，加入碳酸钙粉末，发现有气泡产生，则说明起作用的成分是HCl，HCl表现出酸性．
（2）取少量新制氯水于试管中，加入AgNO3溶液，发现有白色沉淀产生，则起作用的是Cl-．
（3）取少量新制氯水于试管中，加入一块红纸，发现很快褪色，则起作用的是HClO．
（4）取少量新制氯水于试管中，加入KI溶液，发现很快变黄褐色，起作用的成分是Cl2，说明氯气具有强氧化性．

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