题目
题型:不详难度:来源:
(1)原料A的名称是 ,可循环使用的物质的化学式式为 。
(2)如果省去步骤①,即溶解铝土矿从直接加入B溶液开始,则最终会对氧化铝的生产产生的影响是 。
(3)写步骤③的离子方程式 。
(4)步骤⑤是在铝电解槽中进行,电解槽的两极材料均用石墨,写出阴极的电极反应方程式 。
(5)工业常用阳极氧化法使铝的表面生成致密的氧化膜。如右图是铝阳极氧化实验装置图:a端是电源的 极。铝片表面形成氧化铝的原理是(用电极方程式表示) , (填“能”或“不能”)用较浓NaCl溶液代替20%H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化,若不能,请说明理由 。
答案
(2)生成的氧化铝中含有二氧化硅杂质(2分)
(3)2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32-(2分)(或AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-)
(4)Al3++3e-Al(2分)
(5)正(1分) 2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+(2分) 不能(1分) 若用NaCl溶液代替硫酸,阳极会有Cl-放电产生Cl2,无法使其表面生成致密的氧化膜(其他合理答案均给分,2分)
解析
试题分析:(1)SiO2和盐酸不反应,Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应,向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀。由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳,生成的沉淀为氢氧化铝,所以滤液②含有AlO2-.步骤②应加入氢氧化钠除去铁离子,将铝离子转化为AlO2-,所以滤液①中含有Al3+,步骤①应为加入盐酸,除去SiO2。
滤液①中含有Al3+、Fe3+、Cl-、H+等,加入氢氧化钠,除去铁离子、氢离子,将铝离子转化为AlO2-,滤液2含有AlO2-,Cl-、Na+、,通入二氧化碳将偏铝酸根离子转化为氢氧化铝,所以滤液3中的离子主要有Na+、OH-、Cl-、HCO3-,步骤③通入二氧化碳与AlO2-反应生成的沉淀为氢氧化铝,反应化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,CaCO3CaO+CO2↑,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和碳酸氢钠反应,NaHCO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+NaOH+H2O,所以NaOH、CaCO3可再次被利用,即可循环使用。
(2)如果省去步骤①,即溶解铝土矿是从加入原料B开始,用NaOH溶液溶解铝土矿,则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠,通入二氧化碳会生成硅酸沉淀,最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质。
(3)步骤③通入二氧化碳与AlO2-反应生成的沉淀为氢氧化铝,二氧化碳少量时离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32-,二氧化碳过量时离子方程式为AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-
(4)三氧化铝熔融时电离出O2-和Al3+,阳离子在阴极放电,所以阴极的电极反应方程式Al3++3e-Al。
(5)电解池的阳极材料是铝时,则该电极反应是铝本身失电子的过程,即2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+,所以a端是电源的正极,阴极发生阳离子的得电子过程,在酸溶液中,为6H++6e-3H2。 不能用较浓溶液代替20%H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化,若用NaCl溶液代替硫酸,阳极会有Cl-放电产生Cl2,无法使其表面生成致密的氧化膜(其他合理答案均给分,2分)
核心考点
试题【某地有丰富的铝土矿和石灰石资源,拟用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)为原料冶炼铝,工艺流程如下图所示:(1)原料A的名称是 】;主要考察你对铝等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝:
2Al2O3 4Al+3O2↑加入冰晶石的作用:_______________________________。
(2)上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质,可用电解方法进一步提纯,该电解池中阳极的电极反应式为 ,下列可作阴极材料的是________________。
A.铝材 B.石墨 C.铅板 D.纯铝
(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液,铝阳极发生的电极反应式为__________________________________。
(4)在铝阳极氧化过程中,需要不断地调整电压,理由是____________ 。
(5)下列说法正确的是 。
A. 阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术
B. 铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能
C. 铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性,但耐磨性下降
D. 铝的阳极氧化膜富有多孔性,具有很强的吸附性能,能吸附染料而呈各种颜色
【探究一】实验方案:铝镁合金测定剩余固体质量,实验中发生反应的化学方程式是_________________________。
实验步骤:
(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品,投入V mL 2.0 mol·L-1 NaOH溶液中,充分反应。NaOH溶液的体积V≥______。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得镁的质量分数将______(填“偏高”或“偏低”)。
【探究二】实验方案:铝镁合金测定生成气体的体积实验装置:
问题讨论:
(1)某同学提出该实验装置不够完善,应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是:_____(填“需要”或“不需要”)。
(2)为使测定结果尽可能精确,实验中应注意的问题是(写出两点):
①______________________________。
②______________________________。
【探究三】
实验方案:称量x g铝镁合金粉末,放在如图所示装置的惰性电热板上,通电使其充分灼烧。
问题讨论:
(1)欲计算镁的质量分数,该实验中还需测定的数据是______。
(2)若用空气(不考虑CO2)代替O2进行实验,对测定结果有何影响? _____(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(1)在过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器有 ;洗涤沉淀的操作是 。
(2)实验室制备氢氧化铝的方案有多种。现提供铝屑、氢氧化钠溶液、稀硫酸三种药品,若制备等量的氢氧化铝,请你从药品用量最少的角度出发,设计出最佳实验方案(方案不必给出),写出此方案中发生反应的离子方程式: ,此方案中所用药品的物质的量之比是:n(Al)∶n(H2SO4)∶n(NaOH) = 。
(3)兴趣小组欲对铝土矿中铁元素的价态进行探究:取少量固体,加入过量稀硝酸,加热溶解;取少许溶液滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出铁元素的价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由 。
(1)取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液,有沉淀生成。取上层清液,通入CO2,无明显变化,说明样品中不含有的物质是(填写化学式) 。
(2)Z为一种或两种气体:
①若Z只为一种气体,试剂a为饱和NaHCO3溶液,则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是 。
②若Z为两种气体的混合物,试剂a为适量水,则Z中两种气体的化学式是 。
(3)向Y中通入过量氯气,并不断搅拌,充分反应后,溶液中的阳离子是(填写离子符号) 。
(4)取Y中的溶液,调pH约为7,加入淀粉KI溶液和H2O2,溶液呈现蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I-时,共转移3 mol电子,该反应的离子方程式是 。
(5)另取原样品,加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体,则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式表示) 。
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)。
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