Question

高中化學(xué)教材介紹了鈉、鎂、鋁、鐵、氯、硫、氮、硅等元素及其化合物的知識(shí)，是其它化學(xué)知識(shí)的載體．
（1）從以上元素中選擇，在自然界中有游離態(tài)存在的有

 

元素（填元素符號(hào)）．
（2）離子交換膜是一類具有離子交換功能的高分子材料．一容器被離子交換膜分成左右兩部分，如圖所示．
若該交換膜為陽離子交換膜（只允許陽離子自由通過），左邊充滿鹽酸酸化的H₂O₂溶液，右邊充滿滴有KSCN溶液的FeCl₂溶液（足量），一段時(shí)間后可觀察到的現(xiàn)象：右邊

 

（從下列選項(xiàng)中選擇）
A．無明顯現(xiàn)象  B．溶液由淺綠色變紅色  C．溶液由無色變黃色 D．溶液由淺綠色變無色
左邊發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

；若該交換膜為陰離子交換膜（只允許陰離子自由通過），左邊充滿含2molNH₄Al（SO₄）₂的溶液，右邊充滿含3mol Ba（OH）₂的溶液，當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)（若反應(yīng)迅速完全），則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）某初級(jí)石墨中含SiO₂（7.8%）、Al₂O₃（5.1%）、Fe₂O₃（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質(zhì)，利用相關(guān)工藝可進(jìn)行提純與綜合利用．通入一定量的N₂后，在1500℃下與Cl₂充分反應(yīng)得到純化石墨與氣體混合物，然后降溫至80℃，分別得到不同狀態(tài)的兩類物質(zhì)a和b．（注：石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃．）
①若a與過量的NaOH溶液反應(yīng)，可得兩種鹽，其中一種鹽的水溶液具有粘合性，化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．
②若b與過量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾，所得濾液中陰離子有

 

；然后向?yàn)V液中繼續(xù)加適量乙酸乙酯并加熱可得沉淀，寫出生成沉淀的離子方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）N、S、Fe在自然界中有游離態(tài)存在，Na、Mg、Al、Cl、Si在自然界中全部以化合態(tài)存在；
（2）亞鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入左邊被鹽酸酸化的H₂O₂氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右邊與KSCN溶液接觸，溶液變成血紅色，離子方程式為：2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)，根據(jù)電荷守恒則有4molOH^-進(jìn)入左室，左室生成氫氧化鋁

4

3

mol，右室生成2mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為2：3；
（3）根據(jù)題意，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃；
①a應(yīng)該是SiCl₄，結(jié)合a與過量的NaOH溶液反應(yīng)，可得兩種鹽，其中一種鹽的水溶液具有粘合性（Na₂SiO₃）；
②b是AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂的混合物，與過量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-；向?yàn)V液中繼續(xù)加適量乙酸乙酯并加熱可得沉淀氫氧化鋁．

解答： 解：（1）Na、Mg、Al、Cl、Si在自然界中全部以化合態(tài)存在，N、S、Fe在自然界中有游離態(tài)存在，故答案為：N、S、Fe；
（2）離子交換膜是一類具有離子交換功能的高分子材料．一容器被離子交換膜分成左右兩部分，如圖所示．若該交換膜為陽離子交換膜（只允許陽離子自由通過），左邊充滿鹽酸酸化的H₂O₂溶液，右邊充滿滴有KSCN溶液的FeCl₂溶液（足量），亞鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入左邊被鹽酸酸化的H₂O₂氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右邊與KSCN溶液接觸，溶液變成血紅色，離子方程式為：2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；若該交換膜為陰離子交換膜（只允許陰離子自由通過），左邊充滿含2mol  NH₄Al（SO₄）₂的溶液，右邊充滿含3mol Ba（OH）₂的溶液，當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)（若反應(yīng)迅速完全），當(dāng)有2mol SO₄^2-通過交換膜時(shí)，根據(jù)電荷守恒則有4molOH^-進(jìn)入左室，左室生成氫氧化鋁

4

3

mol，右室生成2mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質(zhì)的量之比為2：3；
故答案為：B；2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；2：3；
（3）根據(jù)題意，石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物，SiCl₄的沸點(diǎn)為57.6℃，金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于150℃；
①a應(yīng)該是SiCl₄，結(jié)合a與過量的NaOH溶液反應(yīng)，可得兩種鹽，其中一種鹽的水溶液具有粘合性（Na₂SiO₃）得：SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O；
故答案為：SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O；
②b是AlCl₃、FeCl₃、MgCl₂的混合物，與過量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-；向?yàn)V液中繼續(xù)加適量乙酸乙酯并加熱可得沉淀氫氧化鋁，生成沉淀的離子方程式為：CH₃COOCH₂CH₃+AlO₂^-+2H₂O

△   .

Al（OH）₃↓+CH₃COO^-+CH₃CH₂OH；
故答案為：Cl^-、OH^-、AlO₂^-，CH₃COOCH₂CH₃+AlO₂^-+2H₂O

△   .

Al（OH）₃↓+CH₃COO^-+CH₃CH₂OH．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了鋁、鐵、鎂及化合物的性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，答題數(shù)注意把握題干信息和物質(zhì)性質(zhì)，題目難度中等．