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【題目】隨著時代的發(fā)展,綠色環(huán)保理念越來越受到大家的認同,變廢為寶是我們每一位公民應該養(yǎng)成的意識。某同學嘗試用廢舊的鋁制易拉罐作為原材料、采用“氫氧化鋁法”制取明礬晶體并進行一系列的性質探究。

制取明礬晶體主要涉及到以下四個步驟:

第一步:鋁制品的溶解。取一定量鋁制品,置于250mL錐形瓶中,加入一定濃度和體積的強堿溶液,水浴加熱(93),待反應完全后(不再有氫氣生成),趁熱減壓抽濾,收集濾液于250mL燒杯中;

第二步:氫氧化鋁沉淀的生成。將濾液重新置于水浴鍋中,用3 mol/L H2SO4調節(jié)濾液pH89,得到不溶性白色絮凝狀Al(OH)3,減壓抽濾得到沉淀;

第三步:硫酸鋁溶液的生成。將沉淀轉移至250mL燒杯中,邊加熱邊滴入一定濃度和體積的H2SO4溶液;

第四步:硫酸鋁鉀溶液的形成。待沉淀全部溶解后加入一定量的固體K2SO4,將得到的飽和澄清溶液冷卻降溫直至晶體全部析出,減壓抽濾、洗滌、抽干,獲得產品明礬晶體[KAl(SO4)2·12H2O,M474g/mol]。

回答下列問題:

(1)第一步鋁的溶解過程中涉及到的主要反應的離子方程式為__________________________

(2)為了加快鋁制品的溶解,應該對鋁制品進行怎樣的預處理:________________________

(3)第四步操作中,為了保證產品的純度,同時又減少產品的損失,應選擇下列溶液中的___(填選項字母)進行洗滌,實驗效果最佳。

A.乙醇 B.飽和K2SO4溶液 C.蒸餾水 D.11乙醇水溶液

(4)為了測定所得明礬晶體的純度,進行如下實驗操作:準確稱取明礬晶體試樣4.0g于燒杯中,加入50mL 1mol/L鹽酸進行溶解,將上述溶液轉移至100mL容量瓶中,稀釋至刻度線,搖勻;移取25.00 mL溶液干250 mL錐形瓶中,加入30 mL 0.10mol/L EDTA2Na標準溶液,再滴加幾滴2D二甲酚橙,此時溶液呈黃色;經過后續(xù)一系列操作,最終用0.20 mol/L鋅標準溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)樽霞t色,達到滴定終點時,共消耗5.00 mL鋅標準溶液。滴定原理為H2Y2Al3AlY2H,H2Y2(過量)Zn2ZnY22H(注:H2Y2表示EDTA2Na標準溶液離子)。則所得明礬晶體的純度為_________%。

(5)明礬除了可以用作人們熟悉的凈水劑之外,還常用作部分食品的膨松劑,例如油條()的制作過程需要加入一定量的明礬,請簡述明礬在面食制作過程作膨松劑的原理:_______

(6)為了探究明礬晶體的結晶水數目及分解產物,在N2氣流中進行熱分解實驗,得到明礬晶體的熱分解曲線如圖所示(TG%代表的是分解后剩余固體質量占樣品原始質量的百分率,失重百分率=×100%)

根據TG曲線出現的平臺及失重百分率,30270℃范圍內,失重率約為45.57%680810℃范圍內,失重百分率約為25.31%,總失重率約為70.88%,請分別寫出所涉及到30270℃、680810℃溫度范圍內這兩個階段的熱分解方程式:________________________

【答案】2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2 用砂紙將廢舊鋁制易拉罐內外表面打磨光滑,并剪成小片備用(其他合理答案也給分) D 94.8 明礬與小蘇打(NaHCO3)發(fā)生反應(雙水解):Al3++3HCO3=Al(OH)3

+3CO2↑,產生大量CO2,使面食內部體積迅速膨脹,形成較大空隙。 KAl(SO4)212H2OKAl(SO4)2+12H2O 2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3

【解析】

1)鋁與強堿溶液的反應生成偏鋁酸鹽和氫氣,寫出離子方程式;

2)預處理需要去掉鋁表面的致密的氧化物保護膜;

3)從減少產品損失考慮;

4)根據題目信息及滴定原理可知,用EDTA-2Na的總量減去鋅標準溶液對EDTA-2Na的消耗量,即可計算出樣品溶液中Al3+的物質的量,間接算出明礬晶體的物質的量和質量,進而求出明礬晶體的純度;

5)從雙水解角度考慮;

6)根據題目所給數據,確定第一個階段應是脫掉結晶水;第二階段脫掉SO3

1)第一步鋁的溶解過程中主要發(fā)生鋁與強堿溶液的反應,離子方程式為2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑;

答案:2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2

2)鋁制品表面有氧化膜及包裝油漆噴繪等,打磨、剪成小片后可加快在強堿溶液中的溶解;

答案:用砂紙將廢舊鋁制易拉罐內外表面打磨光滑,并剪成小片備用(其他合理答案也給分)

3)所得明礬晶體所含的雜質能溶于水,需用水洗滌,但為了減少產品的損失,應控制水的比例,因此用1:1乙醇水溶液洗滌效果最佳;

答案:D

4)根據題目信息及滴定原理可知,用EDTA-2Na的總量減去鋅標準溶液對EDTA-2Na的消耗量,即可計算出樣品溶液中Al3+的物質的量,間接算出明礬晶體的物質的量和質量,進而求出明礬晶體的純度;

答案:94.8

5)面食發(fā)酵過程中需要用到小蘇打(NaHCO3),NaHCO3與明礬發(fā)生雙水解反應,產生CO2

答案:明礬與小蘇打(NaHCO3)發(fā)生反應(雙水解):Al3++3HCO3=Al(OH)3

+3CO2↑,產生大量CO2,使面食內部體積迅速膨脹,形成較大空隙。

6)根據題目所給數據,結合KAl(SO4)212H2O的化學式,可驗證出第一個階段應是脫掉結晶水得到KAl(SO4)2;第二階段脫掉SO3,發(fā)生的是非氧化還原反應,得到K2SO4Al2O3;

答案:KAl(SO4)212H2OKAl(SO4)2+12H2O 2KAl(SO4)2K2SO4+Al2O3+3SO3

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】CH3OCH3(二甲醚)常用作有機合成的原料,也用作溶劑和麻醉劑。CO2H2合成CH3OCH3涉及的相關熱化學方程式如下:

Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.1kJ·mol-1

Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5kJ·mol-1

Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2(g) ΔH3

Ⅳ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH4

回答下列問題:

ΔH4=__kJ·mol-1。

⑵體系自由能變ΔGH-TΔSΔG<0時反應能自發(fā)進行。反應、的自由能變與溫度的關系如圖a所示,在298~998K下均能自發(fā)進行的反應為__(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”)。

⑶在三個完全相同的恒容密閉容器中,起始時均通入3molH21molCO2,分別只發(fā)生反應、、時,CO2的平衡轉化率與溫度的關系如圖b所示。

①ΔH3__0(填“>”“<”)。

反應,若A點總壓強為pMPa,則A點時CO2的分壓為p(CO2)__pMPa(精確到0.01)。

B點對應溫度下, K__(填大于”“小于等于K)。

⑷向一體積為1L的密閉容器中通入H2CO2,只發(fā)生反應。CO2的平衡轉化率與壓強、溫度及氫碳比m[m=]的關系分別如圖c和圖d所示。

c中壓強從大到小的順序為__,圖d中氫碳比m從大到小的順序為__。

若在1L恒容密閉容器中充入0.2molCO20.6molH2,CO2的平衡轉化率為50%,則在此溫度下該反應的平衡常數K=__(保留整數)。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】苯甲酸可用作食品的防腐劑,實驗室用苯乙酮間接電氧化法合成苯甲酸,原理如圖所示:

實驗步驟如下:

步驟I:電氧化合成

在電解池中加入適量 KI20mL蒸餾水和20 mL1,4-二氧六環(huán),攪拌至完全溶解,再加入23.30 mL苯乙酮,連接電化學裝置,恒定電流電解3h

步驟II:清洗分離

反應停止后,將反應液轉移至燒瓶,蒸餾除去反應溶劑;用蒸餾水和二氯甲烷洗滌燒瓶,將洗滌液轉移至分液漏斗;用二氯甲烷萃取除去親油性雜質,分離出水相和有機相;

步驟III:制得產品

用濃鹽酸酸化水相至pH1~2,接著加入飽和KHSO3溶液,振蕩、抽濾、洗滌、干燥,稱量得到產品12.2 g

有關物質的數據如下表所示:

物質

分子式

溶解性

沸點()

密度(g/cm3)

相對分子質量

苯乙酮

C8H8O

難溶于水

202.3

1.03

120

苯甲酸

C7H6O2

微溶于水

249

1.27

122

二氯甲烷

CH2Cl2

不溶于水

40

1.33

85

回答下列問題:

(1)步驟I中,陰極的電極反應式為___,陽極I-失去電子后的產物與OH-反應的離子方程式為_。

(2)步驟II蒸餾過程中,需要使用到的下圖玻璃儀器有_______(填字母),除下圖外完成蒸餾操作還需的玻璃儀器______(填儀器名稱)。

(3)步驟II分液過程中,應充分振蕩,靜置分層后________(填字母)。

A.依次將有機相、水相從分液漏斗的上口倒出

B.依次將有機相、水相從分液漏斗的下口放出

C.先將有機相從分液漏斗的下口放出,再將水相從下口放出

D.先將有機相從分液漏斗的下口放出,再將水相從上口倒出

(4)步驟III中,加入濃鹽酸的目的是_________。

(5)步驟III中,加入飽和NaHSO3溶液,水相中的顏色明顯變淺,說明過量的I2被還原為I-,其離子方程式為___________。

(6)本實驗的產率是_________

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】ClO2Na2S溶液反應的產物中含有Cl-SO32-,某課外實驗小組為了探究兩溶液反應的產物中不含SO32-而含有Cl-,設計了如下實驗:

1)在裝置IINaOH溶液的作用是___,ClO2NaOH溶液反應生成等物質的量的兩種鹽,其中一種鹽為NaClO2,寫出該反應的離子方程式___。

2)請補充完整實驗步驟:把用氮氣稀釋后的足量ClO2通入I中的Na2S溶液中充分反應,得到無色澄清溶液。

i取少量I中的溶液于試管甲中,滴加品紅溶液和鹽酸,品紅不褪色,證明溶液中無SO2

ii另取少量I中的溶液于試管乙中,___,證明溶液中含有Cl-。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】已知A、B、C、DE、F、G7種物質的轉化關系如下:

(1)A+BC+H2O (2)C+KOHD↓(藍色)+E

(3) B+DC+H2O (4)E+BaCl2KCl + F↓(白色,不溶于稀硝酸)

(5)G+BCO2↑+F↓+H2O,反應中BCO2的物質的量之比為1:2

根據上述變化關系填空:

1)請寫出下列物質的化學式:B___C___;F___;G___。

2)檢驗E中的陰離子的實驗是___

3)往G的溶液中滴加過量的KOH,反應的離子方程式為__

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】為了合理利用化學能,確保安全生產,化工設計需要充分考慮化學反應的反應熱,并采取相應措施.化學反應的反應熱通常用實驗進行測定,也可進行理論推算.

1)實驗測得,5g甲醇(CH3OH)液體在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出113.5kJ的熱量,則表示甲醇標準燃燒熱的熱化學方程式為:__________

2)今有如下兩個熱化學方程式:a______b(填、“=”

H2g+O2g=H2OgH1=akJmol-1

H2g+O2g=H2OlH2=bkJmol-1

3)拆開1mol氣態(tài)物質中某種共價鍵需要吸收的能量叫鍵能.從化學鍵的角度分析,化學反應的過程就是反應物的化學鍵的破壞和生成物的化學鍵的形成過程.在化學反應過程中,拆開化學鍵需要消耗能量,形成化學鍵又會釋放能量.

化學鍵

H-H

N-H

N≡N

鍵能/kJmol-1

436

391

945

已知反應N2g+3H2g=2NH3gH=akJmol-1.試根據表中所列鍵能數據估算a的值:____________(注明“+”“-”).

4)依據蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學反應的反應熱進行推算.利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下:

2H2g+COg=CH3OHg);H=-90.8kJmol-1

2CH3OHg=CH3OCH3g+H2Og);H=-23.5kJmol-1

COg+H2Og=CO2g+H2g);H=-41.3kJmol-1

總反應:3H2g+3COg=CH3OCH3g+CO2g)的H=________________

5)汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內燃機燃燒的高溫引起氮氣和氧氣反應所致:N2g+O2g2NOgH0,已知該反應在2 404℃,平衡常數K=64×104.請回答:

①將N2、O2的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中,如圖變化趨勢正確的是_____(填字母序號).

②該溫度下,某時刻測得容器內N2、O2NO的濃度分別為2.5×101 mol/L、4.0×102 mol/L3.0×103 mol/L,此時反應_______(填處于化學平衡狀態(tài)、向正反應方向進行向逆反應方向進行),理由是_______

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】在下列物質轉化中,A是一種正鹽,D的相對分子質量比C的相對分子質量大16,E是酸,當X無論是強酸還是強堿時,都有如下的轉化關系:

X是強酸時,A、BC、DE均含同一種元素;當X是強堿時,AB、C、DE都含另外同一種元素。請回答:

(1)A__________,Y__________Z__________。

(2)X是強酸時,E__________;B生成C的化學方程式是________________________。

(3)X是強堿時,E__________ B生成C的化學方程式是________________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】在大試管內將足量NaHCO3加熱到 200℃,將產生的混合氣體通入到盛有1.87 g Na2ONa2O2的密閉容器中,待Na2ONa2O2全部反應后,得到標準狀況下224 mL O2;再將反應后密閉容器內的固體全部溶于水配成 100 mL 溶液。下列說法正確的是

A.Na2ONa2O2 均為堿性氧化物

B.參加反應的NaHCO3物質的量為 0.04 mol

C.反應過程中總共轉移 0.04 mol 電子

D.配成的 100 mL 溶液中 c(Na+) = 0.5 mol/L

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】一種實驗室制備次氯酸鈉和氯酸鉀的裝置和步驟如下:

①如圖組裝裝置,檢查裝置的氣密性。②在錐形瓶A內放入5gKMnO4粉末,安全漏斗深入試管內部。在試管5中放入4mL6mol·L-1KOH溶液,試管6中放入4mL2mol·L-1NaOH溶液。③打開止水夾3,關閉止水夾4,控制試管5中溫度在323328K范圍內,通過安全漏斗向錐形瓶A中緩緩加入15mL9mol·L-1的鹽酸,并控制氯氣均勻產生。④當試管5內由無色慢慢變?yōu)辄S綠色,再由黃綠色突然變成無色時,繼續(xù)通氯氣至溶液呈極淡的黃色,停止加熱。⑤。⑥將試管5拆下,冷水浴冷卻至不再有晶體析出,過濾、洗滌、干燥。

回答下列問題:

(1)錐形瓶A內的小試管的作用是___。

(2)洗氣瓶2內的試劑可以是___

A.飽和氯化鈣溶液 B.濃硫酸 C.飽和食鹽水 D.飽和碳酸氫鈉溶液

(3)控制試管5中溫度在323328K范圍內,采取的加熱方式是___。試管5因生成了KClO而顯黃綠色,KClO的電子式為___。黃綠色突然變?yōu)闊o色是因為KClO分解生成了KClO3,寫出KClO分解的化學方程式:___。

(4)步驟⑤的操作是___。

(5)步驟⑥中得到的晶體用乙醇洗滌的優(yōu)點是___。

(6)取試管6中的液體少許于另一試管中,加入硫酸調至弱酸性,向其中滴加0.2mol·L-1MnSO4溶液,有黑色沉淀生成,則發(fā)生反應的離子方程式為___。

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