3.硝酸鋁是一種常用皮革鞣劑.工業(yè)上用鋁灰(主要合Al、Al2O3、Fe2O3等)制取硝酸鋁晶體[Al(NO33﹒nH2O]的流程如下:

完成下列填空:
(1)用NaOH固體配制30%的NaOH溶液,所需的玻璃儀器除燒杯外,還有b.
a容量瓶    b量筒    c.燒瓶
(2)反應Ⅱ中為避免鋁的損失,需要解決的問題是如何控制反應終點(或硝酸的用量).
(3)從反應Ⅲ所得溶液中得到硝酸鋁晶體的步驟依次是:減壓蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾、洗滌、低溫烘干.
(4)有人建議將反應Ⅱ、Ⅲ合并以簡化操作,說明工業(yè)上不采用這種方法的原因產(chǎn)物中雜質NaNO3的含量較高.
(5)某同學在實驗室用鋁灰制各硝酸鋁晶體,其流程如下:

氫氧化物Fe(OH)3Al(OH)3
開始沉淀pH1.94.2
沉淀完全pH3.25.4
調節(jié)pH的目的是將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀除去.
為使得到的硝酸鋁晶體較純凈,所用的X物質可以是BC(填編號).
A.氨水          B.鋁         c.氫氧化鋁     D.偏鋁酸鈉
(6)該實驗室制法與工業(yè)上制法相比,其缺點是產(chǎn)生大量污染性氣體NO等.
(7)稱取7.392g硝酸鋁晶體樣品,加熱灼燒使其分解完全,最終得到1.020gAl2O3,計算硝酸鋁晶體樣品中結晶水的數(shù)目為8.7.

分析 鋁灰用氫氧化鈉溶液溶解,鋁、氧化鋁反應生成偏鋁酸鈉,氧化鐵不反應,過濾分離,濾液中含有偏鋁酸鈉、未反應的NaOH,加入硝酸中和未反應的氫氧化鈉,并將偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁沉淀,再過濾分離,氫氧化鋁沉淀再用硝酸溶解,得到硝酸鋁溶液,經(jīng)過減壓蒸發(fā)得到硝酸鋁晶體.
(1)用天平稱量氫氧化鈉,用量筒量取水的體積,在燒杯中溶解,并用玻璃棒攪拌;
(2)硝酸屬于強酸,可以溶解氫氧化鋁沉淀,導致Al元素損失,應控制硝酸用量,可以利用弱酸將偏鋁酸根轉化為氫氧化鋁沉淀而不溶解;
(3)從反應Ⅲ所得溶液中得到硝酸鋁晶體的步驟依次是:減壓蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾、洗滌、低溫烘干;
(4)產(chǎn)物中雜質NaNO3的含量較高;
(5)鋁灰用稀硝酸溶解,Al、A12O3、Fe2O3均反應得到硝酸鋁、硝酸鐵,加入X調節(jié)pH使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀,過濾除去,加入的X能與酸反應切不能引入新雜質;
(6)反應會生成NO,污染空氣;
(7)硝酸鋁晶體分解得到氧化鋁、水,另外物質相當于N2O5,根據(jù)Al元素守恒計算硝酸鋁的物質的量,結合N原子守恒計算N2O5的質量,可得結晶水的質量,再計算結晶水的物質的量,進而計算結晶水數(shù)目.

解答 解:(1)用天平稱量氫氧化鈉,用量筒量取水的體積,在燒杯中溶解,并用玻璃棒攪拌,還需要量筒,
故答案為:b;
(2)硝酸屬于強酸,可以溶解氫氧化鋁沉淀,導致Al元素損失,需要解決的問題是:如何控制反應終點(或硝酸的用量),可以將加入稀硝酸改為通入過量CO2,避免氫氧化鋁沉淀溶解,
故答案為:如何控制反應終點(或硝酸的用量);
(3)從反應Ⅲ所得溶液中得到硝酸鋁晶體的步驟依次是:減壓蒸發(fā)、冷卻結晶、過濾、洗滌、低溫烘干,
故答案為:冷卻結晶、洗滌;
(4)反應Ⅱ、Ⅲ合并以簡化操作,產(chǎn)物中雜質NaNO3的含量較高,
故答案為:產(chǎn)物中雜質NaNO3的含量較高;
(5)鋁灰用稀硝酸溶解,Al、A12O3、Fe2O3均反應得到硝酸鋁、硝酸鐵,加入X調節(jié)pH使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀,過濾除去,
加入的X能與酸反應切不能引入新雜質,故不能選氨水、偏鋁酸鈉,可以選擇Al與氫氧化鋁,
故答案為:將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀除去;BC;
(6)Al與稀硝酸反應會生成NO,污染空氣,
故答案為:產(chǎn)生大量污染性氣體NO等;
(7)硝酸鋁晶體分解得到氧化鋁、水,另外物質相當于N2O5,氧化鋁的物質的量為$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol,根據(jù)Al元素守恒,硝酸鋁的物質的量為0.02mol,根據(jù)N原子守恒,可知N2O5為$\frac{0.02mol×3}{2}$=0.03mol,其質量為0.03mol×108g/mol=3.24g,故結晶水為質量為7.392g-1.02g-3.24g=3.132g,結晶水物質的量為$\frac{3.132g}{18g/mol}$=0.174mol,故結晶水數(shù)目為$\frac{0.174mol}{0.02mol}$=8.7,
故答案為:8.7.

點評 本題考查實驗制備方案,側重考查是對工藝流程的理解、分析與評價以及化學計算,是對學生綜合能力的考查,需要學生具備知識的基礎與靈活運用的能力,(7)中計算為易錯點,學生不清楚發(fā)生的反應導致無法計算,難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.設NA為阿伏加德羅常數(shù).下列關于0.2mol•L-1 Ba(NO32溶液的說法不正確的是(忽略水的電離)( 。
A.1L溶液中含陰、陽離子總數(shù)是0.6NA
B.500mL溶液中Βa2+的濃度是0.2mol•L-1
C.500mL溶液中NO-3的濃度是0.4mol•L-1
D.1L溶液中含有0.2NA個NO-3

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

14.一種新型高效凈水劑PAFC(聚合氯化鐵鋁[AlFe(OH)nC16-n]m),廣泛用于日常生活用水和工業(yè)污水的處理.某化工廠欲以工業(yè)生產(chǎn)廢料(金屬鐵、鋁及其氧化物)為原料制取PAFC,設計生產(chǎn)流程如下:

請回答下列問題:
(1)用l0mol/L的濃鹽酸配制2mol/L的稀鹽酸,所用玻璃儀器除量筒和玻璃棒外,還有ABD.
A.容量瓶     B.燒杯     C.燒瓶     D.膠頭滴管
(2)下列關于PAFC的說法中正確的是D
A.PAFC是一種有機高分子化合物              B.PAFC中Fe顯+2價
C.PAFC溶于水能電離出OH-,是一種堿        D.PAFC在強酸性和強堿性溶液中均不能穩(wěn)定存在
(3)步驟Ⅱ中取樣分析的目的是C
A.測定溶液中Fe2+與Fe3+的含量比                    B.測定原料是否完全溶解
C.測定溶液中Fe2+的含量,以確定加入NaClO3的量    D.測定溶液中Al3+的含量
(4)寫出向溶液中加入NaClO3時,發(fā)生反應的離子方程式為6Fe2++6H++C1O3-=6Fe3++Cl-+3H2O.
(5)該化工廠的化驗室為測定產(chǎn)品PAFC中A1和Fe的含量,進行下列試劑的選擇和基本操作:
①測定時所需的試劑有BC.
A.NH3•H2O     B.NaOH     C.CO2     D.NaClO3
②測定時,直接測定的是Al2O3和Fe2O3的質量(填化學式).
③在測定過程中的操作順序是:過濾、洗滌、灼燒、冷卻、稱量.(寫操作名稱).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

11.硝基苯的實驗室制備主要步驟如下:
①配制一定比例的濃H2SO4與濃HNO3的混合酸,加入反應器中;
②向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯,充分振蕩,混合均勻;
③在50~60℃下發(fā)生反應,直至反應結束;
④除去混合酸后,粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和5% NaOH溶液洗滌,最后再用蒸餾,水洗滌;
⑤將用無水CaCl2干燥后的粗硝基苯進行蒸餾,得到純凈硝基苯.
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />(1)怎樣將濃H2SO4與濃HNO3混合在一起?寫出操作過程先將濃硝酸注入容器中,再慢慢注入濃硫酸,并及時攪拌和冷卻.
(2)步驟③中,用水浴加熱 法為了使反應控制在50~60℃下進行,
(3)步驟④中洗滌、分離粗硝基苯應使用的儀器是分液漏斗.
(4)步驟④中粗產(chǎn)品用5% NaOH溶液洗滌的目的是除去粗產(chǎn)品中殘留的酸.
(5)寫出反應原理方程式
(6)苯的同系物,甲苯也能和硝酸反應,制備TNT,寫出反應方程式:+3HNO3$→_{△}^{濃硫酸}$+3H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

18.如圖所示,中學化學實驗室采用該裝置用于制備乙酸乙酯.
(1)寫出制備乙酸乙酯的化學方程式CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O.
(2)濃硫酸在實驗中的作用是催化劑、吸水劑.
(3)加熱一段時間后,在試管B飽和碳酸鈉溶液的液面上方有一層油層,在油、水交界處觀察到有氣泡產(chǎn)生,氣泡的主要成分是CO2
(4)停止加熱,取下試管B,嗅聞管內液體氣味,聞到更多的是刺激性氣味,這是因為物質的揮發(fā)等因素導致產(chǎn)品混有雜質,如乙醇和乙酸等,故試管B中加飽和碳酸鈉溶液,反應結束后,傾倒出油狀液體,再進行蒸餾(填提純的操作方法),收集74~78℃的餾分即可獲得較純凈的乙酸乙酯.
(5)裝置中通蒸氣的導管要伸到飽和碳酸鈉溶液的液面上,不能插入溶液中,目的是防止倒吸.

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

8.硫酸亞錫(SnSO4)是一種重要的硫酸鹽,廣泛應用于鍍錫工業(yè).某研究小組設計SnSO4制備路線如圖:

查閱資料:
I.酸性條件下,錫在水溶液中有Sn2+、Sn4+兩種主要存在形式.
Ⅱ.Sn2+的性質與Fe2+的性質相似.
回答下列問題:
(1)錫元素在周期表中的位置是第五周期第ⅣA族.
(2)用SnCl2固體配制SnCl2溶液的方法是將SnCl2固體溶于濃鹽酸,加水稀釋至所需濃度,再加入適量Sn粉.
(3)反應I得到沉淀是SnO,該反應的離子方程式是Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑.
(4)洗滌SnO沉淀的方法是向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀,待水完全流出后重復操作2-3次.
(5)操作I是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌.
(6)酸性條件下,SnSO4還可以用作雙氧水去除劑,發(fā)生反應的離子方程式是Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O.
(7)該小組通過下列方法測定所用SnCl2固體的純度(雜質不參與反應):
①取6.10g SnCl2固體配制成100mL 溶液.
②取25.00mL溶液,向溶液中加入過量的FeCl3固體;
③再用0.10mol/L的K2Cr2O7標準溶液進行滴定,達終點時記錄消耗K2Cr2O7標準溶液的體積.
④重復進行②、③兩步操作,測定消耗K2Cr2O7標準溶液的平均體積為25.00mL.
試計算SnCl2固體的純度(寫出計算過程).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

15.溴苯是一種化工原料,實驗室合成溴苯的裝置示意圖如圖所示,物質的有關數(shù)據(jù)信息如表,請按下列合成步驟回答問題:
溴苯
密度/g?cm-30.883.101.50
沸點/℃8059156
水中溶解度微溶微溶微溶
(1)在a中加入15mL無水苯和少量鐵屑.在b中小心加入4.0mL液態(tài)溴. 向a中滴入幾滴溴,有白色煙霧產(chǎn)生,是因為生成了HBr氣體.繼續(xù)滴加至液溴滴完.裝置d的作用是吸收HBr和Br2;
(2)液溴滴完后,經(jīng)過下列步驟分離提純:
①向a中加入10mL水,然后過濾除去未反應的鐵屑;
②濾液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌,NaOH溶液洗滌的作用是除去HBr和未反應的Br2;
③向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣,靜置、過濾.加入氯化鈣的目的是吸水(干燥);
(3)經(jīng)以上分離操作后,粗溴苯中還含有的主要雜質為苯,要進一步提純,下列操作中必須的是C;(填入正確選項前的字母)
A.重結晶  B.過濾   C.蒸餾  D.萃取
(4)在該實驗中,a的容積最適合的是B.(填入正確選項前的字母)
A.25mL     B.50mL    C.250mL      D.500mL.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

12.化學反應N2(g)+3H2(g)═2NH3(l)的能量變化如圖所示,則該反應的△H等于( 。
A.+2(a-b-c) kJ•mol-1B.+2(b-a) kJ•mol-1
C.+(b+c-a) kJ•mol-1D.+(a+b) kJ•mol-1

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

13.W、X、Y、Z、R為前四周期元素,且原子序數(shù)依次增大.XY2是紅棕色氣體;X與氫元素可形成XH3;Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等;W是形成有機物種類最多的元素;R2+的3d軌道中有9個電子.請回答:
(1)Y基態(tài)原子的電子排布式是1s22s22p4;Y和W形成的三原子分子是非極性(填“極性”或“非極性”)分子.
(2)X與氫元素可形成的化合物XH3的中心原子雜化軌道類型為sp3雜化,XH3的立體構型是三角錐形.
(3)Z所在周期中第一電離能最大的主族元素Q名稱氯元素.比較沸點高低:XY2<ZY.
(4)Z與某元素形成的化合物的晶胞如圖1所示,晶胞中陰離子與陽離子的個數(shù)比是2:1.
(5)R晶胞結構如圖2所示,R晶體中每個R原子周圍距離最近的R原子數(shù)目為12.

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同步練習冊答案