12.明礬石的主要成分是K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3•6H2O,還含有雜質(zhì)Fe2O3.利用明礬石來制取純凈的Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工藝流程如圖所示.

請(qǐng)回答下列問題:
(1)焙燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2(SO4)$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al2O3+6SO2↑+3O2↑,若生成102gAl2O3,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為3.612×1024或6NA
(2)生成沉淀I的離子方程式為AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓,沉淀II的化學(xué)式為Fe(OH)3
(3)溶液經(jīng)加硫酸調(diào)節(jié)pH后,過濾,洗滌,可得沉淀I,證明沉淀I已洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加BaCl2溶液,若無色白色沉淀生成,則已洗干凈.
(4)寫出Cl2將沉淀Ⅱ氧化為K2FeO4的化學(xué)方程式:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O.
(5)從濾液中得到K2SO4晶體的方法是蒸發(fā)結(jié)晶.
(6)K2FeO4也可以鐵為電極,通過電解濃的KOH溶液來制取,寫出電解法制取K2FeO4的陽極反應(yīng)式:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O.

分析 利用明礬石(主要成分是K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3•6H2O,此外還含有少量Fe2O3雜質(zhì))制備Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工藝流程:明礬脫水后主要成分是K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3,“焙燒”Al2(SO43中+6價(jià)降低為SO2中+4價(jià),Al2(SO43是氧化劑,硫單質(zhì)為還原劑,發(fā)生2Al2(SO43+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+9SO2,熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鉀,離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42-、AlO2-、OH-等,加硫酸調(diào)PH值,AlO2-轉(zhuǎn)化為Al(OH)3,灼燒生成Al2O3,母液中離子主要有K+、SO42-,含有溶質(zhì)為K2SO4,濾渣為Fe2O3,加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O,X為Fe2(SO43,加氫氧化鉀Fe2(SO43+6KOH=2Fe(OH)3↓+3K2SO4,通入氯氣:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,制得K2FeO4
(1)所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑;反應(yīng)中硫單質(zhì)中硫元素化合價(jià)由0價(jià)升高為SO2中+4價(jià),硫單質(zhì)為還原劑,計(jì)算生成102gAl2O3需要硫的物質(zhì)的量,轉(zhuǎn)移電子是硫單質(zhì)的4倍,再根據(jù)N=nNA轉(zhuǎn)移電子數(shù)目;
(2)分析流程結(jié)合氧化鋁的性質(zhì)可知,沉淀Ⅰ是Al(OH)3,沉淀II是氫氧化鐵;
(3)沉淀Ⅰ是Al(OH)3,證明沉淀Ⅰ已洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作是檢驗(yàn)洗滌液中師傅漢語硫酸根離子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn);
(4)從濾液中得到K2SO4晶體的方法是蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾洗滌得到晶體;
(5)從硫酸鉀溶液中得到硫酸鉀晶體的方法是蒸發(fā)結(jié)晶;
(6)電解時(shí)陽極發(fā)生反應(yīng)生成FeO42-,依據(jù)化合價(jià)的變化和電荷守恒書寫電極反應(yīng).

解答 解:利用明礬石(主要成分是K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3•6H2O,此外還含有少量Fe2O3雜質(zhì))制備Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工藝流程:明礬脫水后主要成分是K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3,“焙燒”Al2(SO43中+6價(jià)降低為SO2中+4價(jià),Al2(SO43是氧化劑,硫單質(zhì)為還原劑,發(fā)生2Al2(SO43+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+9SO2,熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鉀,離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42-、AlO2-、OH-等,加硫酸調(diào)PH值,AlO2-轉(zhuǎn)化為Al(OH)3,灼燒生成Al2O3,母液中離子主要有K+、SO42-,含有溶質(zhì)為K2SO4,濾渣為Fe2O3,加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O,X為Fe2(SO43,加氫氧化鉀Fe2(SO43+6KOH=2Fe(OH)3↓+3K2SO4,通入氯氣:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,制得K2FeO4,
(1)102gAl2O3的物質(zhì)的量是1mol,即生成1molAl2O3時(shí)也生成3mol的二氧化硫,硫酸根離子中S元素的化合價(jià)為+6價(jià),二氧化硫中的S元素的化合價(jià)為+4價(jià),所以生成3mol的二氧化硫轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是6mol,即3.612×1024或6NA,故答案為:3.612×1024或6NA;
(2)沉淀I是氫氧化鋁沉淀,明礬石經(jīng)過脫水、焙燒、與氫氧化鉀溶液反應(yīng)后得到的溶液中含有偏鋁酸根離子,加入硫酸生成氫氧化鋁沉淀,離子方程式為AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓,沉淀II與氯氣、氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀,所以沉淀II的化學(xué)式為 Fe(OH)3,
故答案為:AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓;Fe(OH)3;
(3)氫氧化鋁是偏鋁酸鉀溶液與硫酸溶液反應(yīng)的產(chǎn)物,所以氫氧化鋁沉淀中可能含有硫酸根離子,證明沉淀是否洗滌干凈即證明洗滌液中是否含有硫酸根離子,證明方法是取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加BaCl2溶液,若無色白色沉淀生成,則已洗干凈,
故答案為:取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加BaCl2溶液,若無色白色沉淀生成,則已洗干凈;
(4)沉淀II與氯氣、氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀,鐵元素化合價(jià)升高,氯元素的化合價(jià)降低成為氯離子,化學(xué)方程式為2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,
故答案為:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O;
(5)從硫酸鉀溶液中得到硫酸鉀晶體的方法是蒸發(fā)結(jié)晶,故答案為:蒸發(fā)結(jié)晶;
(6)以鐵為電極,電解濃的KOH溶液來制取K2FeO4,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),K2FeO4中鐵元素的化合價(jià)為+6價(jià),所以鐵失6個(gè)電子與氫氧根離子結(jié)合生成FeO42-,電極反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O,
故答案為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O.

點(diǎn)評(píng) 本題以鋁、鐵的化合物為載體考查了物質(zhì)間的反應(yīng)、物質(zhì)的分離和電解等知識(shí)點(diǎn),明確物質(zhì)之間的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵,這種綜合性較強(qiáng)的題型是高考熱點(diǎn),須利用基礎(chǔ)知識(shí)細(xì)心分析解答,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.糖類、油脂、蛋白質(zhì)是重要的營養(yǎng)物質(zhì),下列說法正確的是(  )
A.糖類都能夠發(fā)生水解
B.蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物都含有羧基和羥基
C.油脂堿性水解可以制取肥皂和甘油
D.它們都屬于高分子化合物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.某小組通過實(shí)驗(yàn)研究Na2O2與水的反應(yīng).
操作現(xiàn)象
向盛有4gNa2O2的燒杯中加入50mL蒸餾水得到溶液a劇列反應(yīng),產(chǎn)生能使帶火星木條復(fù)燃的氣體
取5mL溶液a于試管中,滴入兩滴酚酞。芤鹤兗t
ⅱ.10分種后溶液顏色明顯變淺,稍后,溶液變?yōu)闊o色
(1)Na2O2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2
(2)ⅱ中溶液褪色可能是溶液a中存在較多的H2O2與酚酞發(fā)生了反應(yīng).
Ⅰ.甲同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了H2O2的存在:取少量溶液a,加入試劑MnO2(填化學(xué)式),有氣體產(chǎn)生.
Ⅱ.乙同學(xué)查閱資料獲悉:用KMnO4可以測定H2O2的含量:取15.00mL溶液a,用稀H2SO4酸化,逐滴加入0.003mol•L-1KMnO4溶液,產(chǎn)生氣體,溶液褪色速率開始較慢后變快,至終點(diǎn)時(shí)共消耗20.00mLKMnO4溶液.
①請(qǐng)配平:2MnO4-+5H2O2+6H+═2Mn2++5O2↑+8H2O
②溶液a中c(H2O2)=0.01mol•L-1
③溶液褪色速率開始較慢后變快的原因可能是反應(yīng)生成的Mn2+作催化劑.
(3)為探究現(xiàn)象ⅱ產(chǎn)生的原因,同學(xué)們繼續(xù)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
Ⅲ.向H2O2溶液中滴入兩滴酚酞,振蕩,加入5滴0.1mol•L-1NaOH溶液,溶液變紅又迅速變無色且產(chǎn)生氣體,10分鐘后溶液變無色.
Ⅳ.向0.1mol•L-1NaOH溶液中滴入兩滴酚酞的,振蕩,溶液變紅,10分鐘后溶液顏色無明顯變化;向該溶液中通入O2,溶液顏色無明顯變化.
①從實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ中,可得出的結(jié)論是堿性條件下,H2O2能與酚酞反應(yīng)而O2不能.
②同學(xué)們進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了溶液a中滴入酚酞后,H2O2與酚酞發(fā)生了化學(xué)反應(yīng).實(shí)驗(yàn)方案是:取少量溶液a于試管中,加入MnO2,充分反應(yīng)后,向上層清液中滴入2滴酚酞后變紅,10分鐘后,溶液顏色無明顯變化.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

20.短周期元素A、B、C、D原子序數(shù)依次增大,且只有C為金屬元素.A、C位于同一主族,B是地殼中含量最多的元素,B、C的最外層電子數(shù)之和與D的最外層電子數(shù)相等.請(qǐng)回答下列問題:
(1)分別寫出A、B、C的元素符號(hào)H、O、Na.
(2)D的離子結(jié)構(gòu)示意圖為
(3)C與B可組成C2B和C2B2兩種化合物;寫出C2B2的電子式:,用電子式表示C2B的形成過程
(4)由上述四種元素中的三種組成的某種鹽,是家用消毒劑的主要成分.該鹽的化學(xué)式是NaClO.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

7.為回收利用廢鎳催化劑(主要成分為NiO,另含F(xiàn)e2O3、CaO、CuO、BaO等),科研人員研制了一種回收鎳的新工藝.工藝流程如圖:

已知常溫下:①有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完pH如右表   ②Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2
開始沉淀的pH1.56.57.7
沉淀完全的pH3.79.79.2
③常溫時(shí),Ksp(CaF2)=2.7×10-11
回答下列問題:
(1)寫出酸浸時(shí)Fe2O3和硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O.
(2)浸出渣主要成分為CaSO4•2H2O和BaSO4兩種物質(zhì).
(3)操作B是除去濾液中的鐵元素,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下方案:向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液,調(diào)節(jié)溶液pH在3.7~7.7范圍內(nèi),靜置,過濾.請(qǐng)對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)方案錯(cuò)誤,在調(diào)節(jié)pH前,應(yīng)先在濾液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+(若原方案正確,請(qǐng)說明理由;若原方案錯(cuò)誤,請(qǐng)加以改正).
(4)流程中的“副產(chǎn)品”為CuSO4•5H2O(填化學(xué)式).在空氣中灼燒CuS可以得到銅的氧化物,向Cu、Cu2O、CuO組成的混合物中加入1L 0.6mol•L-1HNO3溶液恰好使混合物溶解,同時(shí)收集到2240mLNO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),若該混合物中含0.1molCu,與稀硫酸充分反應(yīng)至少消耗0.1mol H2SO4
(5)操作C是為了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-濃度為3×10-3mol•L-1,則溶液中$\frac{c(C{a}^{2+})}{c({F}^{-})}$=1.0×10-3
(6)電解產(chǎn)生2NiOOH•H2O的原理分兩步:
①堿性條件下,Cl-在陽極被氧化為ClO-,則陽極的電極反應(yīng)為Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
②Ni2+被ClO-氧化產(chǎn)生2NiOOH•H2O沉淀.則該步反應(yīng)的離子方程式為ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.下列元素非金屬性最強(qiáng)的是(  )
A.ClB.FC.ND.O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.如圖所示是鉀、氧兩元素形成的一種晶體的一個(gè)晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元).晶體中氧的化合價(jià)可看作是部分為0價(jià),部分為-2價(jià).
①該結(jié)構(gòu)與A的結(jié)構(gòu)相似(填選項(xiàng)字母,下同)
A.NaCl     B.CsCl     C.干冰     D.SiO2
②鉀、氧兩元素所形成化合物的化學(xué)式是D
A.K2O     B.K2O2     C.K2O3     D.KO2
③下列對(duì)此晶體結(jié)構(gòu)的描述正確的是C
A.晶體中與每個(gè)K+距離最近的K+有8個(gè)
B.晶體中每個(gè)K+周圍有8個(gè)O2-,每個(gè)O2-周圍有8個(gè)K+
C.每個(gè)O2-周圍最近且等距離的K+所圍成的空間構(gòu)型為正八面體.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

1.有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式為,它可通過不同化學(xué)反應(yīng)分別制得B、C和D三種物質(zhì).

(1)B中含氧官能團(tuán)的名稱是醛基、羧基.
(2)A→C的反應(yīng)類型是消去反應(yīng);A~D中互為同分異構(gòu)體的是CD.
(3)由A生成B的化學(xué)方程式是

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

2.依據(jù)氧化還原反應(yīng)2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示:
請(qǐng)回答下列問題:
(1)外電路中的電子是從Cu 電極流向Ag電極.
(2)銀電極發(fā)生的電極反應(yīng)為Ag++e-=Ag;
X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu-2e═Cu2+;
(3)LiSOCl2電池可用于心臟起搏器.該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是LiAlCl4-SOCl2.電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2↑.請(qǐng)回答下列問題:
寫出電池的負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Li-e-═Li+;電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為2SOCl2+4e-═4Cl-+S+SO2↑.

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同步練習(xí)冊答案