【題目】鋁是一種輕金屬,被稱為金屬界的“萬金油”,應用范圍極為廣闊。含鋁的化合物如氧化鋁、氫氧化鋁等在工業(yè)上用途十分廣泛。
完成下列填空:
(1)鋁是活潑金屬,在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約5 nm的致密氧化膜,寫出除去氧化膜的一種方法____________________(用方程式表示)。
(2)氫氧化鋁是用量最大、應用最廣的無機阻燃添加劑,解釋氫氧化鋁能做阻燃劑的原因_____________________(用方程式說明);寫出Al(OH)3的電離方程式________________。
(3)明礬(KAl(SO4)2·12H2O)的水溶液呈_______性(選填“酸”、“堿”或“中”),溶液中離子濃度大小順序為_____________________。將明礬溶液與小蘇打溶液混合會產(chǎn)生白色沉淀和氣體,請用平衡移動原理解釋該現(xiàn)象。_______________________________________
(4)碳熱還原氯化法從鋁土礦中煉鋁具有步驟簡單、原料利用率高等優(yōu)點,其原理如下:
Ⅰ. Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3C(s) 3AlCl(g) + 3CO(g) – 1486 kJ
Ⅱ. 3AlCl(g) 2Al(l) + AlCl3(g) + 140 kJ
① 寫出反應Ⅰ的化學平衡常數(shù)表達式K=_____________,升高溫度,K_______(填增大、減小、不變)。
② 寫出反應Ⅱ達到平衡狀態(tài)的一個標志_________________________________;
結(jié)合反應Ⅰ、Ⅱ進行分析,AlCl3在煉鋁過程中的作用可以看作______________。
③ 將1mol氧化鋁與3mol焦炭的混合物加入2L反應容器中,加入2mol AlCl3氣體,在高溫下發(fā)生反應Ⅰ。若5min后氣體總質(zhì)量增加了27.6g,則AlCl的化學反應速率為_________ mol/(L·min)。
【答案】Al2O3 + 6HCl =2AlCl3 + 3H2O或Al2O3 + 2NaOH=2NaAlO2 + H2O 2Al(OH)3Al2O3 + 3H2O Al3+ + 3OH-Al(OH)3H++AlO2- + H2O 酸 c(SO42-)>c(K+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-) 鋁離子水解呈酸性,Al3+ + H2OAl(OH)3+3H+,碳酸氫根水解呈堿性HCO3- + H2OH2CO3 + OH-,兩者水解相互促進,平衡向右進行,因此出現(xiàn)沉淀與氣體 增大 壓強不變(合理即可) 催化劑 0.06
【解析】
(1)氧化鋁屬于兩性氧化物,可以與鹽酸,也可以與氫氧化鈉反應;
(2) 氫氧化鋁分解吸熱,生成的氧化鋁覆蓋在可燃物表面,起到阻燃作用;氫氧化鋁是兩性氫氧化物;
(3)明礬電離出的鋁離子能夠水解呈酸性,碳酸氫根水解呈堿性,兩者水解相互促進;
(4) ① 根據(jù)化學平衡常數(shù)表達式書寫K的表達式;該反應為吸熱反應,結(jié)合平衡移動的影響因素分析判斷;
②根據(jù)平衡狀態(tài)的特征和標志分析解答;將反應Ⅰ+反應Ⅱ得:Al2O3(s) + 3C(s) 3CO(g) +2Al(l),據(jù)此分析判斷AlCl3的作用;
③Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3C(s) 3AlCl(g) + 3CO(g) 屬于氣體質(zhì)量的增加的反應,結(jié)合氣體總質(zhì)量的增加量計算出AlCl的物質(zhì)的量,再結(jié)合化學反應速率=計算。
(1)氧化鋁屬于兩性氧化物,可以用鹽酸,也可以用氫氧化鈉除去鋁片表面的氧化膜,反應方程式為Al2O3 + 6HCl =2AlCl3 + 3H2O或Al2O3 + 2NaOH=2NaAlO2 + H2O,故答案為:Al2O3 + 6HCl =2AlCl3 + 3H2O或Al2O3 + 2NaOH=2NaAlO2 + H2O;
(2) 氫氧化鋁受熱分解吸熱,同時生成的氧化鋁熔點高,覆蓋在可燃物表面,起到阻燃作用,氫氧化鋁分解的方程式為2Al(OH)3Al2O3 + 3H2O,氫氧化鋁是兩性氫氧化物,電離方程式為Al3+ + 3OH-Al(OH)3H++AlO2- + H2O,故答案為:2Al(OH)3Al2O3 + 3H2O;Al3+ + 3OH-Al(OH)3H++AlO2- + H2O;
(3)明礬(KAl(SO4)2·12H2O)屬于強酸弱堿鹽,鋁離子水解,溶液呈酸性,溶液中離子濃度大小順序為c(SO42-)>c(K+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-)。將明礬溶液與小蘇打溶液混合會產(chǎn)生白色沉淀和氣體,是因為鋁離子水解呈酸性,Al3+ + H2OAl(OH)3+3H+,碳酸氫根水解呈堿性HCO3- + H2OH2CO3 + OH-,兩者水解相互促進,平衡向右進行,因此出現(xiàn)沉淀與氣體,故答案為:酸;c(SO42-)>c(K+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-);鋁離子水解呈酸性,Al3+ + H2OAl(OH)3+3H+,碳酸氫根水解呈堿性HCO3- + H2OH2CO3 + OH-,兩者水解相互促進,平衡向右進行,因此出現(xiàn)沉淀與氣體;
(4) ① 反應Ⅰ.Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3C(s) 3AlCl(g) + 3CO(g) – 1486 kJ的化學平衡常數(shù)表達式K=,該反應為吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動,K增大,故答案為:;增大;
② 反應Ⅱ達到平衡狀態(tài)時,各種氣體的物質(zhì)的量濃度不變,氣體的壓強不變等;反應Ⅰ+反應Ⅱ得:Al2O3(s) + 3C(s) 3CO(g) +2Al(l)– 1346 kJ,說明AlCl3在煉鋁過程中是催化劑,故答案為:壓強不變(合理答案均可);催化劑;
③設生成的AlCl的物質(zhì)的量為x,
Al2O3(s) + AlCl3(g) + 3C(s) 3AlCl(g) + 3CO(g) 氣體質(zhì)量的增加量
3mol 138g
X 27.6g
則=,解得:x=0.6mol,則AlCl的化學反應速率==0.06mol/(L·min),故答案為:0.06。
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【題目】按要求寫熱化學方程式:
(1)已知稀溶液中,1 mol H2SO4與NaOH溶液恰好完全反應時,放出114.6 kJ熱量,寫出表示H2SO4與NaOH反應的中和熱的熱化學方程式__________。
(2)已知在25℃、101kPa下,1 g乙醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水釋放出29.7 kJ的熱量,試寫出乙醇燃燒熱的熱化學方程式_______________。
(3)標準狀況下,4.48L H2在足量O2中完全燃燒放出熱量Q kJ,寫出H2燃燒的熱化學方程式_________________________________。
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【題目】反應mA(s)+nB(g)pC(g) △H<0,在一定溫度下,平衡時B的體積分數(shù)(B%)與壓強變化的關系如圖所示,下列敘述中一定正確的是
①m+n>p ②x點表示的正反應速率大于逆反應速率
③n>p ④x點比y點時的反應速率慢
⑤若升高溫度,該反應的平衡常數(shù)增大
A. ①②⑤ B. 只有②④ C. 只有①③ D. ①③⑤
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【題目】A、B、C、D四種溶液分別是氫氧化鋇溶液、氨水、醋酸溶液、鹽酸中的一種。
已知同濃度的四種溶液:①加入大小完全相同的鎂條,僅A、C中放出氣體,且開始時A中冒氣泡的速度快;②相同條件下,取B、D溶液進行導電性實驗,發(fā)現(xiàn)導電能力最差的是D。回答下列問題:
(1)D溶液為_______________;同濃度的四種溶液中,pH值最大的是______________(填化學式)溶液。
(2)pH值和體積均相同的A和C溶液,分別與足量大小完全相同的鋅粒反應,開始時的反應速率
v(A)______________v(C) (填“>”“<”或“=”)
(3)等體積等濃度的氨水和鹽酸混合后,所得溶液呈______________(填“酸性”、“堿性”或“中性”),用離子方程式解釋其原因__________________________________。
(4)常溫下,2mol/L的NaOH溶液與amol/L的醋酸溶液等體積混合后,發(fā)現(xiàn)溶液呈中性,
試計算:該溫度下醋酸鈉的水解平衡常數(shù)Kb=________________(用含a的代數(shù)式表示。)
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【題目】已知元素A的一價陰離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬原子相同,元素B的二價陽離子的電子層結(jié)構(gòu)與氖原子相同。請回答:
(1)元素A離子的結(jié)構(gòu)示意圖為___,A的單質(zhì)呈___色,檢驗該物質(zhì)的方法是___。
(2)由A、B形成的化合物的電子式是___。
(3)與A離子具有相同電子數(shù)的一種分子是___(填名稱)。
(4)A的單質(zhì)與Ca(OH)2反應的化學方程式___,該反應工業(yè)上的用途是___。
(5)藍色石蕊試紙遇到A的水溶液現(xiàn)象是___,請你解釋這個現(xiàn)象___。
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【題目】反應4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在2 L密閉容器中進行,5s后,水蒸氣的物質(zhì)的量增加了6 mol,則此反應的平均速率可表示為( )
A.ν(H2O)=0.6 mol/(L·s)B.ν(O2)=0.72 mol/(L·s)
C.ν(NO)==0.9 mol/(L·s)D.ν(NH3)=0.4 mol/(L·s)
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【題目】在一容積固定的密閉容器中,可逆反應H2(g)+I2(g) 2HI(g)達到平衡時的標志是( )
A.混合氣體密度恒定不變B.混合氣體的顏色不再改變
C.H2、I2、HI的濃度相等D.I2在混合氣體中體積分數(shù)不變
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【題目】下列濃度關系正確的是( 。
A. 0.1mol/L的NH4HSO4溶液中滴加0.1mol/L的Ba(OH)2溶液至沉淀剛好完全:c(NH4+)>c(OH-)>c(SO42-)>c(H+)
B. 若將CO2通入0.1mol/LNa2CO3溶液至溶液中性,則溶液中: 2c(CO32-)+c(HCO3-)=0.1mol/L
C. 0.1mol/L的NaOH溶液與0.2mol/L的HCN溶液等體積混合,所得溶液呈堿性:c(Na+)>c(CN-)>c(HCN)>c(OH-)>c(H+)
D. 向1L 1mol/L的KOH熱溶液中通入一定量的Cl2,恰好完全反應生成氯酸鉀、次氯酸鉀和氯化鉀的混合溶液:c(K+)+c(H+)=6c(ClO3-)+2c(ClO-)+c(HClO)+c(OH-)
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【題目】H2O2是中學化學中一種重要的物質(zhì)。請回答下列問題:
Ⅰ.一定條件下,燒杯中H2O2溶液發(fā)生分解反應放出氣體的體積和時間的關系如圖所示:
則由D到A過程中,隨著反應的進行反應速率逐漸_________(選填 “加快”或“減慢”),其變化的原因是________________________________________。
Ⅱ.為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效果,某化學研究小組的同學分別設計了如圖甲、乙所示的實驗。
(1)定性圖甲可通過觀察_________定性比較得出結(jié)論。有同學提出將FeCl3溶液改為Fe2(SO4)3溶液更合理,其理由是_______。
(2)定量如圖乙所示,實驗時均以生成40 mL氣體為準,其他可能影響實驗的因素均已忽略。圖中儀器A的名稱為_______,實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是_____________。
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