题目内容

（9分）无水AlCl3是一种重要的有机合成催化剂，该物质在183℃时升华，遇潮湿空气即产生大量白雾。某中学化学兴趣小组拟利用中学常见仪器设计实验制备无水AlCl3，实验装置如下图所示。

请回答下列问题：
（1）制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。
a．加入MnO2粉末        b．点燃A中酒精灯    c．加入浓盐酸       d．点燃D处酒精灯
（2）写出A装置中发生反应的离子方程式___________________________________。
（3）装置B中的试剂是__________。该装置存在安全隐患，请指出                  。
（4）甲同学认为F和G可以用一种仪器替代，且加入一种药品即可达到相同效果。这种药品可以是____。
（5）E中得到少量白色粉末，打开软木塞后可明显观察到锥形瓶中有白雾生成，用化学方程式表示其原因____________________________________________。

（1）acbd （2）MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2 ↑+2H2O
（3）饱和食盐水；D、E间导管易发生堵塞  （4）碱石灰
（5）AlCl3＋3H2O＝Al(OH)3＋3HCl↑

解析试题分析：（1）加药顺序一般是先加入固体药品，再加入液药品，最后再加热．检查装置气密性后，先加入固体，再加入液体：浓盐酸，然后加热；由于铝易被氧化，因此首先加热A处酒精灯，然后再加热D出酒精灯，则依次顺序是acbd；
（2）浓盐酸和二氧化锰在加热条件下能发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气、水，方程式为故答案为：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2 ↑+2H2O。
（3）浓盐酸具有挥发性，所以混合气体中含有氯化氢；氯化氢极易溶于水；氯气和水反应方程式为 Cl2+H2OHCl+HClO，食盐溶于水后电离出氯离子，抑制氯气和水反应，降低氯气的溶解度，所以选饱和食盐水。由于氯化铝在183℃时升华，所以该装置的缺陷是D、E间导管易发生堵塞。
（4）F和G的主要是吸收剩余的氯气以及防止空气中的水蒸气进入，所以可以用碱石灰代替。
（5）打开软木塞后可明显观察到锥形瓶中有白雾生成，这说明反应中有氯化氢生成，因此是氯化铝与水反应生成氢氧化铝和氯化氢导致的，反应的化学方程式为AlCl3＋3H2O＝Al(OH)3＋3HCl↑。
考点：考查氯气以及氯化铝制备实验的有关判断与探究

练习册系列答案
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氯化铝融盐电解法是以氯化铝为原料，以碱金属或碱土金属氯化物（含少量MgCl2、KCl、CaCl2）为电解质进行电解制取铝的方法。
（1）氯化铝融盐电解法需要先制纯氧化铝。以铝土矿（主要成分为Al2O3，含有少量Fe2O3、SiO2等杂质）为原料通过以下途径提纯氧化铝：

①依次写出X、Y的成分          ，             。
②如图所示在实验室中进行过滤，操作中的两处错误分别是                 ；                                         。

（2）制备无水氯化铝的反应为：2Al2O3+6Cl24AlCl3+3O2
③为促进该反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原理是                   。
④加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3+C+Cl2AlCl3+X↑，为确定气体X是否是混合气体，某同学将X依次通过灼热的氧化铜和澄清的石灰水，再根据现象判断。该操作是否正确？（填正确、不正确或无法判断）      ，请说明理由          。
（3）现在工业上通常用电解熔融氧化铝方式制取铝，理论上生产1吨铝消耗的氧化铝的质量_________
（填“大于”、“小于”、“等于”）氯化铝质量。

元素铝是在生产、生活中应用广泛的金属元素。
（1）从矿石提取氧化铝：矿石与NaOH溶液高温反应，然后降温析出晶体，再经净化和高温煅烧得到氧化铝。降温析出晶体时的反应方程式为：                    。

（2）氧化铝是工业电解冶炼铝的重要原料，生产中加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是           。
工业冶炼铝的装置示意图如右：
①阴极的反应式                        ，
②在电解池工作过程中，需要不断补充阳极材料，原因是                      。
（3）有资料介绍：溶液中铝元素以氢氧化物[用Al(OH)3表示]形式存在的pH范围是3.8~10。现有A、B两种均含铝元素形成的某种离子溶液，其pH分别为1、13，两溶液等体积混合时反应的离子方程式为                                   。
（4）一种新型高效净水剂PAFC——聚合氯化铁铝[A1Fe（OH）nCl6－n]m，广泛用于日常生活用水和工业污水的处理。有关PAFC的说法正确的是          。（填选项）
A．PAFC中铁元素显+2价
B．PAFC用于净水时，比用相同量的氯化铝和氯化铁对水的pH改变小
C．PAFC可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物
D．PAFC在强酸性和强碱性溶液中都能稳定存在

以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略)：
Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。
Ⅱ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。
Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。
Ⅳ.将浊液过滤，用90 ℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体。
Ⅴ.煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体。
已知：NH4HCO3在热水中会分解。
⑴Ⅰ中，加足量的铁屑除去废液中的Fe3＋，该反应的离子方程式是         。
⑵Ⅱ中，需加一定量酸，该酸最好是             。运用化学平衡原理以及离子方程式简述该酸的作用                                                 。
⑶Ⅲ中，生成FeCO3的离子方程式是                                    。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是                          。
(4)Ⅳ中，通过检验SO42-来判断沉淀是否洗涤干净，检验SO42-的操作是          
(5)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3＋O2 =2Fe2O3＋4CO2。现煅烧464.0 kg的FeCO3，得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe2O3的质量是        kg。

将5．1g镁铝合金投入过量盐酸中充分反应，得到500mL溶液和5．6L标准状况下的H2。计算：
（1）合金中镁和铝的质量之比；
（2）所得溶液中Mg2+的物质的量浓度。

(12分)第29届奥运会祥云火炬的外壳材料是高强度的铝镁合金。某课外活动小组欲对铝镁合金进行研究，测定其中镁的质量分数，他们利用盐酸、氢氧化钠溶液设计了三种不同的实验方案：
方案一：铝镁合金测定生成气体的体积 
方案二：铝镁合金测定生成气体的体积
方案三：铝镁合金溶液称量灼烧产物的质量。
（1）写出方案一中发生反应的离子方程式                                            。
（2）实验小组根据方案二设计了两个实验装置，如下圈(图中的铁架台已省略)。

你认为选择          （选填甲或乙)装置进行实验更合理，误差更小。
（3）用方案三进行实验时，除了称量灼烧产物质量外，还需称量的是           。
（4）拓展研究：在向铝镁合金溶于盐酸后的溶液中加入过量NaOH溶液时，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系可用数轴关系表示：

请你判断，根据上图数轴申的数据能否求出合金中镁的质量分数?        (选填“能”或“不能”)
下列①②两题选一题作答。
①若不能求出合金中镁的质量分数，请说明理由                。
②若能求出合金中镁的质量分数，则镁的质量分数为              （保留一位小数）。

纯碱、烧碱等是重要的化工原料。
（1）利用下图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应：将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是                   ，反应的离子方程式是______       _。

（2）向100 mL2 mol/L的NaOH 溶液中通入一定量CO2，充分反应后将溶液在一定条件下蒸发结晶，得到少量的白色固体。试设计实验确认该白色固体的成分。
①提出合理假设。
假设1：该白色固体为NaOH和Na2CO3； 
假设2：该白色固体为只有Na2CO3； 
假设3：该白色固体为只有NaHCO3；   
假设4：该白色固体为Na2CO3和NaHCO3
②基于假设4，设计实验方案进行实验证明固体的成分是Na2CO3和NaHCO3。请在答题卡上写出实验步骤及预期现象和结论。（步骤可不填满也可增加）
限选实验试剂及仪器： 1moL·L–1HCl溶液、1mol·L–1 MgCl2溶液、0.5mol·L–1BaCl2溶液、1mol·L–1 Ba(OH)2溶液、甲基橙试液、酚酞试液、试管、胶头滴管、过滤装置。

实验步骤
预期现象和结论
步骤1：
 
步骤2：
 
 

铁盐、亚铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用．
（一）用铁屑与硫酸反应制备FeSO4
已知4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O。FeSO4在水中的溶解度见图。

（1）首先，将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。此步骤中，分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是____________（填写操作名称）。
（2）向处理过的铁屑中加入适量的硫酸，在一定温度下使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。此处：硫酸浓度应选择

A．浓硫酸 B．10moL/L硫酸 C．3moL/L硫酸 D．任意浓度硫酸；
温度宜控制在______；加热的同时需适当补充水，原因是          。反应中应保持n（Fe）/n（H2SO4）         1(填“＜”、“＞”或“=”)。
（3）亚铁盐在空气中易被氧化，但形成复盐可稳定存在。如“摩尔盐”，即硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4?FeSO4?6H2O]，就是在FeSO4溶液中加入少量稀H2SO4溶液，再加入饱和（NH4）2SO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后所得。过程中稀硫酸的作用是 　。
（二）用含有少量Al的废铁屑制备Fe2(SO4)3其操作流程及有关资料如下：

沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2．3
7．5
3．4
完全沉淀
3．2
9．7
4．4
 
（4）加NaHCO3时，混合液pH值应控制在_______________________。
（5）反应Ⅱ中反应的离子方程式是：___________________。
（6）实际生产中，将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体X，混合后重新通入反应Ⅱ中，该设计的目的是________，气体X与NO配比的比例是_____________。

某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：

试回答下列问题：
（1）过滤用的器材已有滤纸、铁架台、铁圈和烧杯，还要补充的玻璃仪器是_______________。
（2）由滤液A制得AlCl3溶液有途径Ⅰ和Ⅱ两条，你认为合理的是_____________。
（3）从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是_______________________________。
（4）写出用滤渣F制备胆矾晶体的化学方程式_____________________________。
（5）有同学提出可将方案中最初溶解合金的烧碱改用盐酸，重新设计方案，也能制得三种物质，你认为后者的方案是否更合理？________，理由是___________。

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