题目内容

铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

②以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列问题：
（1）写出反应1的化学方程式                           ；
（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是        ，反应2的离子方程式为                   ；
（3）E可作为建筑材料，化合物C是      ，写出由D制备冰晶石的化学方程式           ；
（4）电解制铝的化学方程式是                               ，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是                    。
（1）2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O     2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O
（2）CaSiO3    2AlO2－＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32－（3）浓H2SO4    12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O（4）2Al2O34Al＋3O2↑    O2、 CO2 、CO

试题分析：（1）铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等.当向铝土矿中加入氢氧化钠溶液时发生反应2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O  2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O。产生的Na2SiO3和NaAlO2在滤液Ⅰ中。向滤液中加入CaO发生反应CaO+H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2+ Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaOH. NaAlO2仍然留在滤液Ⅱ中。这时通入CO2气体。发生反应：2AlO2－＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32－。B是Al(OH)3。滤液Ⅲ含有碳酸钠。Al(OH)3受热分解2 Al(OH)3 Al2O3+3H2O. 电解氧化铝得到单质Al。由于Al2O3熔点很高，有2000多度。为了能使氧化铝在较低的温度下融化，要加入助溶剂冰晶石。它的制法是用萤石和浓硫酸在加热时发生反应硫酸钙和HF。硫酸钙用于建筑材料，由HF和碳酸钠、氢氧化铝发生反应产生冰晶石。12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O。这样在冰晶石作用下1000度左右氧化铝就能融化，发生反应：2Al2O34Al＋3O2↑。制的Al. 以石墨为电极电解氧化铝时，阳极发生氧化反应产生氧气。但由于温度高，部分氧气和石墨电极发生反应产生CO、CO2.故阳极产生的混合气体的成分是O2、CO2  CO.
练习册系列答案
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二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)    ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1
(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)    ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应：
(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)   ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1
二甲醚合成反应：
(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)    ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是____________________________________________(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响
________________________________________________________________________。
(3)有研究者在催化剂(含Cu­Zn­Al­O和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_________________________________________________。

(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________
_____________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝_______________(列式计算。能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×106 J)。
下列叙述正确的是
A．Fe在氯气中燃烧生成FeCl2
B．将AlCl3溶液逐滴滴入到NaOH溶液，先产生白色沉淀，最后沉淀消失
C．铁粉中混有铝粉既可用过量的NaOH溶液，也可以用过量FeCl3充分反应过滤除去
D．常温下，铝制品用浓硫酸或浓硝酸处理过，可耐腐蚀
（1）某化学兴趣小组按照下列流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。

则镁铝合金中加NaOH溶液的化学反应方程式为             ，金属X是           ，
固体A的化学式         ，操作②包含的步骤有蒸发浓缩、         、过滤、干燥。
（2）某兴趣小组为测定镁铝合金中各组成的质量分数，设计图示装置。则仪器甲的名称     ，需要测定的数据有           。（已知该实验时的温度压强）

（3）现有一定量的AlCl3和FeCl3混合溶液，已知其中Al3+、Fe3+的物质的量之和为0.10 mol，若向此溶液加入170 mL  2mol/L NaOH溶液，设Al3+物质的量与总物质的量的比值为x。则x=0.4时，沉淀的物质的量为        mol。请在图中画出沉淀总量（y mol）随x（0→1）变化曲线。 
某化学兴趣小组利用废弃铝矿（含CuO、Al2O3及SiO2），模拟工业上提取铝的工艺，设计如下图所示的简单操作流程：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物



开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
 
回答下列问题：
（1）滤渣主要成分的化学式为______________________。
（2）灼烧时，用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有___________（填仪器名称）。
（3）溶液Y中要加入稍过量原料A，原料A的化学式是_________，步骤⑤反应的离子方程式是_______________________。
（4）操作流程中③的离子方程式为_______________________。
（5）铝电池性能优越，Al—Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示：

请写出该电池正极反应式_________________；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300mL氯化钠溶液（过量），消耗27mg Al，则电解后溶液的pH＝_________（不考虑溶液体积的变化）。
（6）以熔融盐为电镀液可以在钢材表面镀铝，镀铝电解池中，钢材为________极；镀铝后能防止钢材腐蚀，其原因是____________________________________。
把镁粉中混有少量的铝粉除去，应选用的试剂是
A．稀盐酸B．烧碱溶液C．硫酸铝溶液D．氨水
工业上焙烧明矾[ KAl(SO4)2·12H2O]的化学方程式为：
4 KAl(SO4)2·12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3 +9SO2 +48H2O，下列判断正确的是
A．在焙烧明矾的反应中，还原剂与氧化剂的物质的量之比是3：4
B．最后得到的K2SO4溶液呈中性，所以c(K+)=c(SO42-)
C．焙烧产生的SO2可用于制硫酸,焙烧948 t明矾(M=" 474" g/mol)，若SO2的利用率为96%，可生产质量分数为98%的硫酸432 t
D．工业上冶炼Al2O3制得Al，以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池反应的化学方程式是
Al＋3NiO(OH)＋NaOH   NaAlO2＋3Ni(OH)2
甲、乙、丙三种物质之间有如下图所示的转化关系，其中甲物质为氧化物：

（1）若甲是不溶于水的白色固体，但既能溶于硫酸又能溶于氢氧化钠溶液， 写出下列转化的方程式：
乙丙的离子方程式______________________； 丙甲的化学方程式____________________。
（2）若向乙溶液中加入KSCN溶液，混合溶液呈红色，则甲物质是________（填化学式）。 甲乙的离子方程式是_____________________________。
工业上，将黄铜矿（CuFeS2）通过8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2反应制取铜及其硫和铁的化合物。
（1）上述反应中，还原剂为          。
（2）黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制备Fe2O3。方法为：
①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。
②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
据以上信息回答下列问题：
a．通过上述②，炉渣中的Al2O3变成了                            （写离子）。
b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂：稀盐酸 稀硫酸  KSCN溶液 酸性KMnO4溶液   NaOH溶液 碘水
所选试剂为               。
证明炉渣中含有FeO的实验现象为                                     。
（3）对上述炉渣中进行含铁量的测定步骤如下：

I．步骤③发生反应的离子方程式为                       。
II．步骤④中煮沸的作用是                            。
III．步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、           。
IV．若滴定过程中消耗0.100mol·L?1KI溶液20.00mL，则炉渣中铁的百分含量为          。

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