【題目】鋁是人類生活中繼銅、鐵之后又一個(gè)重要的金屬。工業(yè)上冶煉金屬鋁的原料來源于自然界中重要的礦物質(zhì)釩土(主要成分:Al2O3;還有SiO2、Fe2O3、FeCO3、MgCO3等雜質(zhì))。從釩土中提取得到Al2O3的工藝流程如下圖所示:

請(qǐng)回答下列問題:

(1)固體A所含物質(zhì)的化學(xué)式(或分子式)是 。

(2)寫出溶液A與足量氣體B反應(yīng)的離子方程式

(3)工業(yè)冶煉金屬鋁通常用石墨碳?jí)K作電解槽的陽極,請(qǐng)你根據(jù)電解原理解釋電解冶煉鋁的過程中,需要定期補(bǔ)充陽極碳?jí)K的原因

(4)Al2O3的熔點(diǎn)很高,因而在工業(yè)冶煉時(shí),需將Al2O3熔于熔化的冰晶石(Na3AlF6)中進(jìn)行電解。請(qǐng)寫出電解過程中陰極的電極反應(yīng)式 。工業(yè)上通常將Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氫氟酸來制取冰晶石,反應(yīng)時(shí)放出CO2氣體,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

(5)有一位同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn),AlCl3的熔點(diǎn)很低。他提出:可通過電解熔融狀態(tài)的AlCl3制取金屬鋁。你認(rèn)為他提出的方案是否可行?為什么? 。

(6)某企業(yè)用上述工藝流程進(jìn)行生產(chǎn),每10.0t釩土可得到金屬鋁1.35t。如果不考慮生產(chǎn)過程的損耗,請(qǐng)你計(jì)算釩土中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。

【答案】

(1)Fe(OH)2Fe(OH)3、Mg(OH)2

(2)CO2+OH== HCO3 AlO2 + CO2 +2H2O=Al(OH)3↓+ HCO3

(3)電解冶煉鋁的陽極產(chǎn)物為O2氣,在高溫條件下,O2氣與陽極碳發(fā)生反應(yīng)消耗陽極碳?jí)K。

(4)Al3++3e==Al ; 2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF==2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O

(5)不可行;AlCl3是共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)的AlCl3不導(dǎo)電。

(6)25.5% 或0.255。

【解析】

試題分析:(1)釩土主要成分是Al2O3,還有SiO2、Fe2O3、FeCO3、MgCO3等雜質(zhì),除SiO2不反應(yīng)外,與鹽酸反應(yīng)生成的金屬陽離子有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+等,這些金屬陽離子再與氫氧化鈉反應(yīng)后生成的可溶物為NaAlO2,不溶物為Fe(OH)2、Fe(OH)3Mg(OH)2;

(2)由(1)知溶液A主要為NaAlO2溶液和剩余的氫氧化鈉溶液,通入二氧化碳?xì)怏w首先和氫氧化鈉反應(yīng)CO2+OH== HCO3,然后和NaAlO2反應(yīng)AlO2 + CO2 +2H2O=Al(OH)3↓+ HCO3;

(3)電解冶煉鋁的陽極產(chǎn)物為O2氣,在高溫條件下,O2氣與陽極碳發(fā)生反應(yīng)消耗陽極碳?jí)K,所以需要定期補(bǔ)充陽極碳?jí)K;

(4)電解熔融的氧化鋁,陰極發(fā)生還原反應(yīng),即鋁離子得電子生成單質(zhì)鋁,陰極的電極反應(yīng)為Al3++3e==Al;工業(yè)上通常將Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氫氟酸來制取冰晶石,反應(yīng)時(shí)放出CO2氣體,根據(jù)原子守恒配平,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF==2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O。

5)AlCl3是共價(jià)化合物,在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,不能用來電解,而氧化鋁為離子化合物,在熔融狀態(tài)下可導(dǎo)電,可以用來電解;

6)根據(jù)元素守恒,礬土中每1molAl會(huì)生成0.5molAl2O3,則礬土中Al2O3表示的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(1.35×102)÷(27×2×10)×100%=25.5%。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】硫酸性質(zhì)是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題:

(1)中學(xué)化學(xué)中利用物質(zhì)與濃硫酸共熱可制備SO2氣體,寫出用濃硫酸還可制備不同類別的氣體的名稱:寫一種)。

(2)某化學(xué)興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應(yīng)以及SO2的性質(zhì),用下圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)。

裝置B的作用是貯存多余的氣體。B中應(yīng)放置的液體是_______(填序號(hào))。

a.飽和Na2SO3溶液 b.酸性 KMnO4溶液

c.濃溴水 d.飽和NaHSO3溶液

反應(yīng)完畢后,燒瓶中還有一定量的余酸,使用足量的下列藥品不能用來證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中的確有余酸的是____ (填序號(hào))。

a.Fe粉 b.BaCl2溶液 c.CuO d.Na2CO3溶液

實(shí)驗(yàn)中某學(xué)生向A中反應(yīng)后溶液中通入一種常見氣體單質(zhì),使銅片全部溶解且僅生成硫酸銅溶液,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______ ____。

為驗(yàn)證二氧化硫的還原性,C中盛有氯水,充分反應(yīng)后,取C中的溶液分成三份,分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):

方案I:向第一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成

方案Ⅱ:向第二份溶液加入品紅溶液,紅色褪去

方案Ⅲ:向第三份溶液加入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀

上述方案中合理的是 (填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。D中盛有氫氧化鈉溶液,當(dāng)通入二氧化硫至試管D中溶液顯中性時(shí),該溶液中c(Na+)= (用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示)。

(3)利用FeCl3溶液的氧化性也可以吸收SO2。

①該反應(yīng)的離子方程式是 。檢驗(yàn)FeCl3是否完全被還原的方法為 。

②為驗(yàn)證FeCl3溶液與SO2的反應(yīng):同學(xué)們將SO2通入0.05 mol·L-1 FeCl3溶液中, 溶液很快由黃色變?yōu)榧t褐色; 將溶液長時(shí)間放置后, 最終變?yōu)闇\綠色。 關(guān)于紅褐色液體, 以下是同學(xué)們的分析推測(cè)及實(shí)驗(yàn)。

分析推測(cè)

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

甲: 生成了Fe(OH) 3膠體

乙: 經(jīng)查閱資料, 可能發(fā)生反應(yīng): Fe3++6SO2 Fe(SO2)63+ (反應(yīng)b)

ⅰ. 制備Fe(OH) 3膠體并檢驗(yàn)

ⅱ. 分別向Fe(OH) 3膠體和該紅褐色液體中加入適量鐵粉, 振蕩后前者不變色, 后者變?yōu)闇\綠色

利用膠體的 (填性質(zhì)) 可以檢驗(yàn)步驟ⅰ中是否得到了Fe(OH) 3膠體。

根據(jù)反應(yīng)b, 說明步驟ⅱ中液體顏色變化的原因是 (用離子方程式結(jié)合必要的文字說明) 。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】XY、Z、W 四種短周期元素在周期表中位于連續(xù)的四個(gè)主族,相對(duì)位置如圖所示。Z

素原子核外K層與M層電子數(shù)相等。下列說法正確的是

A. 原子半徑由小到大的順序?yàn)?/span>YXWZ

B. Y的單質(zhì)和Z的單質(zhì)能夠發(fā)生反應(yīng)

C. X的單質(zhì)都是熔點(diǎn)高、硬度大的物質(zhì)

D. 工業(yè)上利用電解ZW的熔融氯化物的方法制備對(duì)應(yīng)的單質(zhì)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】1)某科研小組研究:在恒溫、恒容(容器容積為2L,)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反應(yīng)的變化。初始條件n (H2)= 3mol 、n (N2)=1mol,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為60%NH3的體積分?jǐn)?shù)約為43%

此條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。

若初始條件n (NH3)= 2mol,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為 ,

若初始條件n (H2)= 6mol n (N2) =2mol,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù) 43%,此時(shí)移除0.5 mol NH3 再次達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù) 43% (“>、<、=”)

2N2O5是一種新型硝化劑,其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注。

一定溫度下,在恒容密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應(yīng):

2N2O5(g)4NO2(g)O2(g),ΔH>0

下表為該反應(yīng)在T1溫度下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

t/s

0

500

1000

c(N2O5)/mol·L—1

5.00

3.52

2.48

500s內(nèi)NO2的平均生成速率為

現(xiàn)以NO2、O2N2O5、熔融鹽NaNO3組成的燃料電池,采用電解法制備N2O5,裝置如圖所示。

寫出石墨I電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式 。

在電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為 。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】粗銅精煉后的陽極泥含有Cu、Au(金)和PbSO4等雜質(zhì),濕法處理陽極泥進(jìn)行綜合利用的流程如下:

(1)用CuSO4做電解液電解含銅、金、鉛的粗銅,陽極的電極反應(yīng)式有: 和Cu-2e-= Cu2+。

(2)焙燒陽極泥時(shí),為了提高焙燒效率,采取的合理措施是 。

(3)操作I的主要步驟為 。

(4)寫出用SO2還原AuCl4-的離子方程式 。

(5)為了減少廢液排放、充分利用有用資源,工業(yè)上將濾液1并入硫酸銅溶液進(jìn)行循環(huán)操作,請(qǐng)指出流程圖中另一處類似的做法

(6)已知298K時(shí),Ksp(PbCO3)=1.46×10-13,Ksp(PbSO4)= 1.82×10-8,用離子方程式表示加入碳酸鈉溶液的作用 。m]

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOHCl2H2,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品,稱為氯堿工業(yè)。

1若采用無隔膜法電解冷的食鹽水時(shí),Cl2會(huì)與NaOH充分接觸,導(dǎo)致產(chǎn)物僅是NaClOH2。無隔膜法電解冷的食鹽水相應(yīng)的離子方程式為 。

2氯堿工業(yè)耗能高,一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)()30%以上。在這種工藝設(shè)計(jì)中,相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示,其中的電極未標(biāo)出,甲,乙所用的離子膜為同一類型。

甲中的離子交換膜為 (陽離子交換膜陰離子交換膜)。

經(jīng)精制的飽和NaCl溶液應(yīng)從圖中電解池的 (填寫 )池注入。

圖中X____ __(填化學(xué)式);乙中右室的電極反應(yīng)式為: _ ,圖示中氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%與b%的關(guān)系是 (填字母)。

A. a%=b% B. a%b% C. a%b%

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某種“光敏性高分子”材料在熒光屏及大規(guī)模集成電路中應(yīng)用廣泛。其結(jié)構(gòu)如下,對(duì)該“光敏性高分子”,下列敘述正確的是(

A.化學(xué)式為(C11H11O2n

B.它能發(fā)生加成反應(yīng),不能發(fā)生水解反應(yīng)

C.它可以和FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)

D.1mol該分子最多能和4n mol H2發(fā)生加成反應(yīng)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是

A.4.6g由NO2和N2O4組成的混合物中氧原子總數(shù)為0.2NA

B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L的SO3中含3NA個(gè)氧原子。

C100mL18.4mol/L的濃硫酸與足量的銅加熱反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.84NA

D.密閉的容器中,催化劑作用下0.5molN2與1.5molH2反應(yīng)后得到NH3分子數(shù)一定為NA

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知氯化亞鐵的熔點(diǎn)674℃、沸點(diǎn)1023℃;三氯化鐵在300℃以上易升華,易溶于水并且有強(qiáng)烈的吸水性。在500℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發(fā)生多種反應(yīng),反應(yīng)之一為:12FeCl2 +3O22Fe2O3 +8FeCl3。某研究小組選用以下裝置(夾持裝置省略,裝置可重復(fù)選用)進(jìn)行反應(yīng)的探究;卮鹣铝袉栴}:

(1)裝置的合理連接順序?yàn)锳、 、D,其中E裝置U形管左邊設(shè)計(jì)為粗導(dǎo)管的目的是 。

(2)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(3)反應(yīng)過程發(fā)現(xiàn),裝置B中除生成紅棕色固體外,還觀察到黃綠色氣體,生成該氣體的化學(xué)方程式為 。

(4)待B中充分反應(yīng)后,停止加熱后,還需持續(xù)通氧氣至 。

(5)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):

①利用E裝置U形管里的固體驗(yàn)證Fe(OH)3是弱堿: 。

②測(cè)定裝置B的殘留固體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù):

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案