5．鎂鋁合金在交通、航空、電子等行業(yè)有著廣泛的應用．某化學興趣小組試對鎂鋁合金廢料進行回收利用，實驗中可將鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鋁晶體，并對硫酸鋁晶體進行熱重分析．鎂鋁合金廢料轉(zhuǎn)化為硫酸鋁晶體實驗流程如下：

試回答下列問題：
（1）在鎂鋁合金中加入NaOH溶液，寫出反應的化學反應方程式2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，固體B的化學式Al（OH）3．
（2）操作Ⅱ包含的實驗步驟有：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（3）操作Ⅱ中常用無水乙醇對晶體進行洗滌，選用無水乙醇的原因是可以減少晶體的溶解，有利于晶體的干燥．
（4）若初始時稱取的鎂鋁合金廢料的質(zhì)量為9.00g，得到固體A的質(zhì)量為4.95g，硫酸鋁晶體的質(zhì)量為49.95g（假設每一步的轉(zhuǎn)化率均為100%，合金廢料中不含溶于堿的雜質(zhì)）．計算得硫酸鋁晶體的化學式為Al2（SO4）3.18H2O．
（5）取上述硫酸鋁晶體進行熱重分析，其熱分解主要分為三個階段：323K-523K，553K-687K，1043K以上不再失重，其熱分解的TG曲線見圖

已知：失重%=$\frac{加熱減少的質(zhì)量}{原晶體樣品的總質(zhì)量}$×100%．
根據(jù)圖示數(shù)據(jù)計算確定每步分解的產(chǎn)物，寫出第一階段分解產(chǎn)物的化學式Al2（SO4）3.3H2O，第三階段反應化學方程式Al2（SO4）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3SO3↑．

分析 向鎂鋁合金中加入足量氫氧化鈉溶液，發(fā)生反應：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，鎂不反應，固體A為Mg，采用過濾的方法進行分離，向濾液中通入二氧化碳，發(fā)生反應：NaAlO2+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+NaHCO3，再通過過量進行分離，固體B為氫氧化鋁，氫氧化鋁與硫酸反應得到硫酸鋁溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥得到硫酸鋁晶體；
（1）Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉，鎂不反應；
（2）從溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作；
（3）用乙醇洗滌，可以減少晶體的溶解，有利于晶體的干燥；
（4）Al的質(zhì)量為9g-4.95g=4.05g，設硫酸鋁晶體化學式為：Al2（SO4）3．nH2O，根據(jù)Al元素守恒計算硫酸鋁晶體的物質(zhì)的量，再計算硫酸鋁晶體的相對分子質(zhì)量，進而計算n的值，確定化學式；
（5）根據(jù)（4）中計算可知，晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量分數(shù)，低溫加熱，首先失去結(jié)晶水，高溫下，最終硫酸鋁分解，根據(jù)失重%計算判斷各階段分解產(chǎn)物，再書寫化學方程式．

解答 解：（1）Al和氫氧化鈉溶液生成可溶性的偏鋁酸鈉與氫氣，鎂不反應，反應方程式為2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，由上述分析可知，固體B為Al（OH）3，
故答案為：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；Al（OH）3；
（2）從溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作，
故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾；
（3）用乙醇洗滌，可以減少晶體的溶解，有利于晶體的干燥，
故答案為：可以減少晶體的溶解，有利于晶體的干燥；
（4）Al的質(zhì)量為9g-4.95g=4.05g，其物質(zhì)的量為$\frac{4.05g}{27g/mol}$=0.15mol，設硫酸鋁晶體化學式為：Al2（SO4）3．nH2O，根據(jù)Al元素守恒，硫酸鋁晶體的物質(zhì)的量為$\frac{0.15mol}{2}$=0.075mol，故硫酸鋁晶體的相對分子質(zhì)量為$\frac{49.95}{0.075}$=666，則54+96×3+18n=666，解得n=18，故該硫酸鋁晶體的化學式為：Al2（SO4）3.18H2O，
故答案為：Al2（SO4）3.18H2O；
（5）晶體中結(jié)晶水的含量為$\frac{18×18}{666}$=48.65%，故第二階段完全失去結(jié)晶水，得到物質(zhì)為Al2（SO4）3，第一階段失去部分結(jié)晶水，失去結(jié)晶水數(shù)目為$\frac{666×40.54%}{18}$=15，故第一階段得到的物質(zhì)為Al2（SO4）3.3H2O，
第三階段剩余物質(zhì)的相對分子質(zhì)量為666×（1-84.68%）=102，應是Al2O3，故硫酸鋁反應生成氧化鋁與三氧化硫，反應方程式為：Al2（SO4）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3SO3↑，
故答案為：Al2（SO4）3.3H2O；Al2（SO4）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3SO3↑．

點評 本題考查實驗制備方案、物質(zhì)分離提純、方案分析評價、物質(zhì)組成測定等，是對學生綜合能力的考查，注意（5）中充分利用硫酸鋁晶體相對分子質(zhì)量進行計算解答，難度中等．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

3．螞蟻分泌的蟻酸主要成分是甲酸（結(jié)構(gòu)式為，Ka=1.8×10-4），通常情況下是一種無色易揮發(fā)的液體．甲酸在濃硫酸作用下容易分解產(chǎn)生CO．某化學興趣小組的同學對HCOOH的性質(zhì)進行了以下探究：
I、該組同學選擇如圖1所示的裝置探究HCOOH在濃硫酸作用下分解產(chǎn)生了CO，請完成下列各小題．

（1）寫出甲酸分解的化學方程式HCOOH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CO↑+H2O；
（2）裝置的連接順序acbfged；
（3）HCOOH的分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象D中黑色粉末變成紅色，C中澄清石灰水變渾濁；
（4）該實驗設計有一處明顯的缺陷是無尾氣處理裝置；
II、該組同學分析了甲酸分子結(jié)構(gòu)后，認為甲酸能發(fā)生銀鏡反應，并設計了如圖2所示的實驗．
（5）依圖所示的實驗，加熱20分鐘后并沒有出現(xiàn)光亮的銀鏡．請解釋實驗中沒有產(chǎn)生銀鏡的原因由于HCOOH的酸性較強，破壞了發(fā)生銀鏡反應的堿性條件；
（6）請設計實驗來驗證你的解釋先將HCOOH用NaOH溶液中和至弱堿性，再加入到銀氨溶液中進行銀鏡反應，若產(chǎn)生光亮的銀鏡，說明HCOOH發(fā)生銀鏡反應需在堿性環(huán)境下進行．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

16．實驗室用標準鹽酸測定NaOH溶液的濃度，用甲基橙作指示劑，下列操作中可能使測定結(jié)果偏低的是（　�。�
A．酸式滴定管在裝酸液前未用標準鹽酸溶液潤洗2～3次
B．開始實驗時酸式滴定管尖嘴部分有氣泡，在滴定過程中氣泡消失
C．盛NaOH溶液的錐形瓶滴定前用NaOH溶液潤洗2～3次
D．錐形瓶內(nèi)溶液顏色由黃色變橙色，立即記下滴定管內(nèi)液面所在刻度

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：解答題

13．硝基苯是重要的精細化工原料，是醫(yī)藥和染料的中間體，還可做有機溶劑．制備硝基苯的過程如下：
①配制混酸：組裝如圖反應裝置．取100mL燒杯，用20mL濃硫酸與18mL濃硝酸配制混和酸，加入漏斗中，把18mL苯加入三頸燒瓶中．
②向室溫下的苯中逐滴加入混酸，邊滴邊攪拌，混和均勻．
③在50～60℃下發(fā)生反應，直至反應結(jié)束．
④除去混和酸后，粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和100ml 0.1mol/L的Na2CO3溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌得到粗產(chǎn)品．
已知（1）+HNO3（濃）$\frac{50～60℃}{98%濃{H}_{2}S{O}_{4}}$++H2O
+HNO3（濃）$\frac{95%}{98%濃{H}_{2}S{O}_{4}}$++
（2）可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)如表
物質(zhì)熔點/℃沸點/℃密度（20℃）/g•cm-3溶解性
苯5.5800.88微溶于水
硝基苯5.7210.91.205難溶于水
1，3二硝基苯893011.57微溶于水
濃硝酸-831.4易溶于水
濃硫酸-3381.84易溶于水
請回答下列問題：
（1）配制混酸應在燒杯中先加入濃硝酸．
（2）恒壓滴液漏斗的優(yōu)點是可以保持漏斗內(nèi)壓強與發(fā)生器內(nèi)壓強相等，使漏斗內(nèi)液體能順利流下．
（3）實驗裝置中長玻璃管可用冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）代替（填儀器名稱）．
（4）反應溫度控制在50～60℃的原因是防止副反應發(fā)生．
（5）反應結(jié)束后產(chǎn)品在液體的下層（填“上”或者“下”），分離混酸和產(chǎn)品的操作方法為分液．
（6）實驗前要配制100ml 0.1mol/L的Na2CO3溶液，需要用到的玻璃儀器有玻璃棒、100ml容量瓶、膠頭滴管、燒杯 用Na2CO3溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌時，怎樣驗證液體已洗凈？取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣，無沉淀生成，說明已洗凈．
（7）為了得到更純凈的硝基苯，還須先向液體中加入氯化鈣除去水，然后蒸餾．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：解答題

20．ClO2是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑，易溶于水．制備方法如下：

（1）步驟Ⅰ：電解食鹽水制備氯酸鈉．用于電解的食鹽水需先除去其中的  Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)．在除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl2（填化學式），至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的Na2CO3和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去．
（2）步驟Ⅱ：將步驟Ⅰ得到的食鹽水在特定條件下電解得到氯酸鈉（NaClO3），再將它與鹽酸反應生成ClO2與Cl2，ClO2與Cl2的物質(zhì)的量比是2：1．
（3）學生擬用如圖1所示裝置模擬工業(yè)制取并收集ClO2，用NaClO3和草酸（H2C2O4）恒溫在60℃時反應制得．
反應過程中需要對A容器進行加熱，加熱的方式為水浴加熱；加熱需要的玻璃儀器除酒精燈外，還有溫度計、大燒杯；
（4）反應后在裝置C中可得亞氯酸鈉（NaClO2）溶液．已知NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時，析出的晶體是NaClO2•3H2O，在溫度高于38℃時析出的是NaClO2．根據(jù)如圖所示NaClO2的溶解度曲線，請完成從NaClO2溶液中制得NaClO2•3H2O的操作步驟：①蒸發(fā)濃縮；②冷卻（大于38℃）結(jié)晶；③洗滌；④干燥．
（5）目前我國已成功研制出利用NaClO2制取二氧化氯的新方法，將Cl2通入到NaClO2溶液中．現(xiàn)制取270kg二氧化氯，需要亞氯酸鈉的質(zhì)量是362kg．
（6）ClO2和Cl2均能將電鍍廢水中的劇毒CN-氧化為無毒物質(zhì)，自身被還原為Cl-．處理含CN-相同量的電鍍廢水，所需Cl2的物質(zhì)的量是ClO2的2.5倍．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：解答題

10．用1-丁醇、溴化鈉和較濃H2SO4混合物為原料，在實驗室制備1-溴丁烷，并檢驗反應的部分副產(chǎn)物．（已知：NaCl+H2SO4（濃）=NaHSO4+HCl↑）現(xiàn)設計如下裝置，其中夾持儀器、加熱儀器及冷卻水管沒有畫出．請回答下列問題：
（1）儀器A的名稱是三頸燒瓶．
（2）關(guān)閉a和b、接通豎直冷凝管的冷凝水，給A加熱30分鐘，制備1-溴丁烷．寫出該反應的化學方程式CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O．
（3）理論上，上述反應的生成物還可能有：丁醚、1-丁烯、溴化氫等．熄滅A處酒精燈，在豎直冷凝管上方塞上塞子，打開a，利用余熱繼續(xù)反應直至冷卻，通過B、C裝置檢驗部分副產(chǎn)物．B、C中應盛放的試劑分別是硝酸銀、高錳酸鉀溶液或溴水．
（4）在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)A中液體由無色逐漸變成黑色，該黑色物質(zhì)與濃硫酸反應的化學方程式為C+2H2SO4（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O，可在豎直冷凝管的上端連接一個內(nèi)裝吸收劑堿石灰的干燥管，以免污染空氣．
（5）相關(guān)有機物的數(shù)據(jù)如下：
物質(zhì)熔點/0C沸點/0C
1-丁醇-89.5117.3
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5
為了進一步精制1-溴丁烷，繼續(xù)進行了如下實驗：待燒瓶冷卻后，拔去豎直的冷凝管，塞上帶溫度計的橡皮塞，關(guān)閉a，打開b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水從d（填c或d）處流入，迅速升高溫度至101.6℃，收集所得餾分．
（6）若實驗中所取1-丁醇、NaBr分別為7.4g、13.0g，蒸出的粗產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥后再次蒸餾得到9.6g 1-溴丁烷，則1-溴丁烷的產(chǎn)率是70%．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：解答題

17．阿司匹林（乙酰水楊酸，）是世界上應用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥．乙酰水楊酸受熱易分解，分解溫度為128℃～135℃．
某學習小組在實驗室以水楊酸（鄰羥基苯甲酸）與醋酸酐[（CH3CO）2O]為主要原料合成阿司匹林，反應原理如下：

制備基本操作流程如下：

主要試劑和產(chǎn)品的物理常數(shù)如下表所示：
名稱相對分子質(zhì)量熔點或沸點（℃）水
水楊酸138158（熔點）微溶
醋酸酐102139.4（沸點）易水解
乙酰水楊酸180135（熔點）微溶
請根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）制備阿司匹林時，要使用干燥的儀器的原因是醋酸酐和水易發(fā)生反應．
（2）合成阿司匹林時，最合適的加熱方法是水浴加熱．
（3）提純粗產(chǎn)品流程如下，加熱回流裝置如圖：

①使用溫度計的目的是控制加熱的溫度，防止乙酰水楊酸受熱易分解．
②冷凝水的流進方向是a（填“a”或“b”）；
③趁熱過濾的原因是防止乙酰水楊酸結(jié)晶析出．
④下列說法正確的是abc（填選項字母）．
a．此種提純方法中乙酸乙酯的作用是做溶劑
b．此種提純粗產(chǎn)品的方法叫重結(jié)晶
c．根據(jù)以上提純過程可以得出阿司匹林在乙酸乙酯中的溶解度低溫時大
d．可以用紫色石蕊溶液判斷產(chǎn)品中是否含有未反應完的水楊酸
（4）在實驗中原料用量：2.0g水楊酸、5.0mL醋酸酐（ρ=1.08g/cm3），最終稱得產(chǎn)品質(zhì)量為2.2g，則所得乙酰水楊酸的產(chǎn)率為84.3%（用百分數(shù)表示，小數(shù)點后一位）．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：解答題

14．工業(yè)上用黃鐵礦（主要成分：FeS2，含有少量Fe2O3和SiO2，其它雜質(zhì)不考慮）制備高效凈水劑K2FeO4的工業(yè)流程如圖：

已知：25℃時，F(xiàn)e（OH）3的KSP=1.0×10-38；溶液中離子濃度小于10-5mol•L-1時，認為離子沉淀完全．請回答：
（1）寫出制備副產(chǎn)物“氮肥”的化學方程式2SO2+4NH3．H2O+O2=2（NH4）2SO4+2H2O．
（2）由FeCl3溶液制備Fe（OH）3時，若使溶液中的Fe3+沉淀完全，需調(diào)節(jié)溶液的pH至少為3．Fe（OH）3轉(zhuǎn)化為Na2FeO4的離子方程式為2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O．
（3）高溫煅燒黃鐵礦的化學方程式為4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2．
（4）操作I的具體步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．
（5）檢驗煅燒后生成氣體中有SO2的方法為將生成的氣體通入品紅溶液中，褪色，加熱，又恢復紅色，則氣體為二氧化硫．
（6）工業(yè)上也可用Fe做陽極電解KOH溶液的方法制備K2FeO4，則陽極反應式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

15．某同學設計實驗探究工業(yè)制乙烯原理和乙烯主要化學性質(zhì)，實驗裝置如圖所示．

（1）工業(yè)制乙烯的實驗原理是烷烴（液態(tài)）在催化劑和加熱、加壓條件下發(fā)生反應生成不飽和烴．已知烴類都不與堿反應．例如，石油分餾產(chǎn)物之一十六烷發(fā)生如下反應，反應式已配平：
C16H34$→_{加熱、加壓}^{催化劑}$C8H18+甲，甲$→_{加熱、加壓}^{催化劑}$4乙
甲的分子式為C8H16 ；乙的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CH2．
（2）B裝置中的實驗現(xiàn)象可能是溴水褪色．
（3）C裝置中的現(xiàn)象是紫色褪色（或變淺），其中發(fā)生反應的反應類型是氧化反應．
（4）查閱資料知，乙烯與酸性高錳酸鉀溶液反應產(chǎn)生二氧化碳．根據(jù)本實驗中裝置D（填序號）中的實驗現(xiàn)象可判斷該資料是否真實．
（5）C4H10是裂化過程中的產(chǎn)物之一，C4H9Cl共有4種結(jié)構(gòu)
（6）分別燃燒乙烯和甲烷，乙烯產(chǎn)生少量黑煙，原因是乙烯中含碳量高，導致燃燒不完全．

查看答案和解析>>

同步練習冊答案