高中第一节 自然资源的开发利用第1课时测试题
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这是一份高中第一节 自然资源的开发利用第1课时测试题,共21页。试卷主要包含了单选题,共13小题,非选择题,共6小题等内容,欢迎下载使用。
第八章第一节第1课时金属矿物的开发和利用分层作业巩固练习(2)2021~2022学年高中化学必修第二册(人教版2019)
练习
一、单选题,共13小题
1.下列说法不正确的是
A.工业制Al,在电解步骤加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度
B.工业炼铁主要原料为FeS2、焦炭、空气、石灰石
C.生物炼铜中通常利用某些细菌把不溶性的硫化铜转化为可溶性铜盐
D.工业制备硫酸的主要设备为沸腾炉、接触室和吸收塔
2.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是
冶炼原理
方法
A
热分解
B
电解法
C
热分解
D
热还原
A.A B.B C.C D.D
3.下列变化过程不属于金属冶炼的是
A.电解氧化铝 B.铁矿石与焦炭在高温下反应
C.铁在氧气中燃烧 D.铝粉与二氧化锰在高温下反应
4.下列冶炼金属的方法错误的是
A.电解熔融NaCl制钠 B.高温下用H2还原Al2O3制铝
C.高温下用CO还原Fe2O3制铁 D.加热HgO制Hg
5.在明代宋应星所著的《天工开物》中,有关于火法炼锌的工艺记载:每炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火锻红,罐中炉甘石溶化成团。冷定毁罐取出。……即倭铅也,……以其以铅而性猛,故名之日‘倭’云。”(注:炉甘石的主要成分是碳酸锌。)下列说法不正确的是
A.该冶炼锌的反应属于置换反应
B.煤炭中起作用的主要成分是C
C.冶炼Zn的反应方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑
D.倭铅是指金属锌和铅的混合物
6.下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是
A.Na B.Al C.Fe D.Ag
7.下列材料不属于合金的是
A.铸造下水井盖的生铁 B.储氢用的合金
C.可用于机器人“皮肤”的橡胶 D.可用于军用车辆的超级钢
8.上海世博会中国馆建筑“东方之冠”的主体结构是用国产Q460钢制成的。下列有关Q460钢的说法错误的是
A.硬度比纯铁大 B.性能优于普通钢 C.熔点比纯铁高 D.属于合金
9.下列说法正确的是
A.石灰石可用于玻璃制造、水泥生产和铁的冶炼
B.接触法制硫酸时常用水吸收三氧化硫
C.工业上通过电解制取金属镁
D.工业制硝酸时氨的催化氧化在吸收塔中进行
10.铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为,含杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
下列叙述不正确的是
A.“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为:
B.向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入溶液,溶液的pH增大
C.“电解Ⅰ”过程中石墨电极被阳极上产生的氧化
D.“电解Ⅱ”阳极的电极反应式为:
11.下列有关金属冶炼的原理,错误的是
A. B.
C.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
12.某地区已探明蕴藏着丰富的赤铁矿(主要成分为,还含有等杂质)、煤、石灰石和黏土。现拟在该地区建设大型炼铁厂,随着铁矿的开发和炼铁厂的建立,需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等,形成一定规模的工业体系。下列说法错误的是
A.甲、乙、丙、丁相应工厂的名称依次为焦化厂、发电厂、炼铁厂、水泥厂
B.以赤铁矿为原料,高炉炼铁过程中得到生铁的化学方程式为
C.利用生石灰吸收燃煤产生的酸性气体,可以减少酸雨的形成
D.炼铁厂的炉渣可作为水泥厂的原料
13.下列说法不正确的是
A.工业上炼铁、制造水泥、制造玻璃需要用石灰石
B.工业上可用苯和丙烯在一定条件下制取异丙苯
C.工业上将氯气通入饱和石灰水中制取漂白粉
D.工业上可用油脂皂化反应制取肥皂
二、非选择题,共6小题
14.实验室以铝铁质岩主要成分是、和为原料制备和粗硅,其流程如图所示:
制备粗硅的化学方程式为 ______ 。
溶液B中加氨水生成 的离子方程式为 ______,在空气中灼烧固体 时,用到多种硅酸盐质仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有 ______ 填仪器名称。
在高温下,氧化铝可以与氮气、碳反应,生成一种耐高温、抗冲击的氮化铝和一种有毒气体,该反应的化学方程式为 ______ ;该反应中每生成2mol氮化铝,得到电子的物质的量为 ______ mol。
某实验小组用CO还原法定量测定的组成,称取m g样品进行定量测定。
根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品, ______ 请按正确顺序填入下列步骤的标号。
点燃酒精灯 打开分液漏斗活塞 停止加热,充分冷却 关闭分液漏斗活塞 收集气体并检验纯度
若实验中每步反应都进行完全,反应后样品质量减少了ng,则中x: ______ 若实验中 未被充分还原,则x:y的值 ______ 填“偏大”“偏小”或“无影响”。
15.铝在材料、冶炼金属等方面用途非常广泛。回答下列问题:
(1)真空碳热还原Al2O3制铝是目前正在开发的一种方法。
①该法制铝时会产生一种可燃性气体,发生的总反应的化学方程式为__________。
②反应机理表明,碳化铝是冶炼过程中的一种中间产物,碳化铝与水反应生成Al(OH)3和一种含氢量最高的烃,碳化铝的化学式为__________。
(2)用如图所示的装置进行铝粉和Fe2O3的铝热反应实验。
①纸质漏斗中发生的反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②实验结束后用磁铁靠近蒸发皿沙中的熔化物,能被磁铁吸引,________(填“能”或“不能”)确认其为纯铁,说明理由:_________。
(3)某溶液中只含有H+、Na+、、Ba2+、Al3+、Ag+、Cl-、、OH-、、、中某几种,该溶液中各离子的物质的量浓度均相同。取少量溶液于试管中,滴入甲基橙,溶液呈红色,再加入NaOH溶液,溶液先变浑浊,后变澄清;另取少量溶液于试管中,加入铝片,有无色气体产生,该无色气体遇空气变为红棕色。
①溶液中一定存在的阳离子为_______(填离子符号,下同),一定存在的阴离子为_______。
②加入铝片时反应的离子方程式为_________。
16.已知铝土矿的主要成分是,含有杂质(不溶于盐酸和水)、.工业上从铝土矿中提取铝可采用如图工艺流程:
请回答下列问题:
(1)沉淀B的成分是_______,沉淀C的成分是_______;
(2)由沉淀F生成物质M的化学方程式为_______;
(3)由物质M制取铝的化学方程式为_______;
(4)溶液A转化为溶液D发生的离子方程式为_______。
17.菱铁矿主要成分是是炼铁的原料.已知为白色固体,不溶于水,在干燥空气中稳定,潮湿环境中需较长时间被氧化为.
I.甲同学取一定量碳酸亚铁固体于烧杯中,加入足量水,将烧杯放置在天平左盘上,向右盘放入砝码至天平平衡.放置较长时间后不考虑水分蒸发,观察到天平的指针会______填“偏左”、“偏右”、“不发生偏转”;放置过程中还可观察到的实验现象为______.
乙同学设计图1所示的装置制备和溶液均用经煮沸后冷却的蒸馏水配制,并在溶液中加入少量铁粉滴加溶液后观察到试管中出现白色沉淀,同时有大量无色气体生成.
产生的气体是______ 填分子式.
丙同学对白色沉淀的成分提出异议,并做出如下假设,请补充完成假设3:
假设1:白色沉淀是;
假设2:白色沉淀是;
假设3:白色沉淀是______.
若假设1成立,写出有关反应的化学方程式:______.
若假设2成立,说明用经煮沸后冷却的蒸馏水配制和溶液的目的是______.请设计一个实验方案验证假设2成立,写出实验步骤、预期现象和结论,实验所需仪器和药品自选. ______.
现取菱铁矿,向其中加入足量稀硫酸,充分反应,测得固体质量与所加稀硫酸的质量关系如图2所示.假设菱铁矿中杂质不参加反应,且难溶于水.
菱铁矿中的质量分数为______
若将稀硫酸改成1mol ,则该反应的离子方程式为______将反应逸出的气体与一定量的混合循环通入反应液中,目的是______.
某铁锈成分为和为确定其组成,兴趣小组称取此铁锈样品,在科研人员的指导下用图3装置进行实验.
【查阅资料】
①失去结晶水温度为,在分解为FeO和.
②温度高于时铁的氧化物才能被CO还原.
装配好实验装置后,首先要______.
装置A中的反应为: 草酸) 通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体,洗气瓶B中应盛放______选填序号.
浓硫酸 澄清的石灰水 氢氧化钠溶液
现控制D装置中的温度为对铁锈进行热分解,直至D装置中剩余固体质量不再变化为止,冷却后装置E增重,装置F增重.则样品中的质量______g,______.
若缺少G装置,测得的______选填“偏大”、“偏小”、“不变”,下同,x的值会______.
18.从铝土矿(成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的工艺流程如下:
则回答下列问题:
(1)操作1的名称为____________,用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外,还需_________;
(2)沉淀C的成分为________________(写化学式);
(3)设计最简实验证明滤液D中Fe3+已沉淀完全(写出操作、现象及结论,试剂任选):取2mL滤液D于试管中,__________________________。
(4)滤液E中的主要溶质的化学式为________________;
(5)写出步骤⑤的化学方程式________________________。
19.铝是一种重要金属,工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还有少量的Fe2O3,SiO2等杂质)提取氧化铝作冶炼铝的原料,提取的操作过程如下:
①I和II步骤中分离溶液和沉淀的操作是__________________;
②沉淀M中除含有泥沙外,一定还含有_____________________;
③步骤Ⅲ中加热Al(OH)3得到固体N的操作需要使用的仪器除了酒精灯、三角架、泥三角,还有______________;(填入仪器的名称)
④滤液X中,含铝元素的溶质的化学式为___________;实验室里常往AlCl3溶液中加入___________(填“氨水”或“NaOH溶液”)来制取A1(OH)3.
参考答案:
1.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.Al2O3的熔点很高,加入冰晶石可以降低其熔融温度,降低成本,A正确;
B.工业炼铁所用铁矿石的主要成分为Fe2O3,B错误;
C.某种能耐受铜盐毒性的细菌能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石,把不溶性的硫化铜转化为可溶性的铜盐,此法为生物炼铜,C正确;
D.工业上制硫酸的设备分为三大部分,一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔;在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫,在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气结合,生成三氧化硫,三氧化硫流经吸收塔时,采用98.3%的浓硫酸吸收,使三氧化硫最终与水化合形成硫酸,D正确;
综上所述答案为B。
2.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.Hg为不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,故A正确;
B.Al为活泼金属,通常用电解熔融的金属化合物的方法冶炼,但氧化铝的熔点较高,加入冰晶石的目的是降低熔点,故B正确;
C. 铁比铜活泼,用铁将铜从硫酸铜中还原出来,属于置换反应,所以采用的不是热分解法,故C错误;
D.铝的还原性大于铁,可利用铝热反应产生的高温来冶炼,属于热还原法,故D正确;
故选C。
3.C
【解析】
【分析】
金属冶炼就是把金属从金属化合物中提炼出来的过程,形成金属单质。常见的冶炼方法有:1.还原法:金属氧化物(与还原剂共热);2.置换法:金属盐溶液(加入活泼金属);此外还有电解法和热分解法等。
【详解】
A.电解氧化铝冶炼铝,故A符合金属冶炼的原理;
B.铁矿石与焦炭在高温下反应生成铁单质,故B符合金属冶炼原理;
C.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,故C不符合金属冶炼原理;
D.铝粉与二氧化锰在高温下反应生成锰金属单质,故D符合金属冶炼原理;
故选C。
4.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.Na属于活泼金属,可以用电解熔融NaCl制钠,故A正确;
B.Al属于活泼金属,可以用电解熔融Al2O3制铝,不能用高温下用H2还原Al2O3制铝,故B错误;
C.Fe属于较活泼金属,可用热还原法制取,所以高温下用CO还原Fe2O3制铁,故C正确;
D.Hg属于不活泼金属,可用加热法制取,所以加热HgO可以制Hg,故D正确;
故答案:B。
5.D
【解析】
【详解】
A.ZnCO3+2CZn+3CO↑,属于置换反应,A正确;
B.根据反应,煤炭中起作用的主要成分是C,在反应中C作还原剂,B正确;
C.根据题意,冶炼Zn的反应方程式为:ZnCO3+2CZn+3CO↑,C正确;
D.倭铅是指金属锌,不是混合物,D错误;
故选D。
6.C
【解析】
【详解】
A.通常用电解熔融氯化钠的方法制备金属Na,A错误;
B.通常用电解熔融氧化铝的方法制备金属Al,B错误;
C.通常用热还原法冶炼金属Fe,C正确;
D.通常用热分解的方法冶炼金属Ag,D错误;
故选C。
7.C
【解析】
【详解】
A.生铁是Fe和C的合金,A不符合题意;
B.La-Ni合金是La和Ni的合金,B不符合题意;
C.橡胶是有机高分子材料,不是合金,C符合题意;
D.超级钢是铁合金,D不符合题意;
答案选C。
8.C
【解析】
【详解】
A.合金的硬度比各成分的硬度大,因此Q460钢的硬度纯铁大,A正确;
B.根据其题干用途信息可判断Q460钢的性能优于普通钢,B正确;
C.合金的熔点低于各成分金属的熔点,因此Q460钢的熔点比纯铁的低,C错误;
D.Q460钢的主要成分是铁,属于合金,D正确;
答案选C。
9.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.玻璃制造、水泥生产和铁的冶炼过程中都需要用到石灰石,故A正确;
B.吸收塔中SO3如果用水吸收,发生反应:SO3+H2O═H2SO4,该反应为放热反应,放出的热量易导致酸雾形成,阻隔在三氧化硫和水之间,阻碍水对三氧化硫的吸收;而浓硫酸的沸点高,难以气化,不会形成酸雾,同时三氧化硫易溶于浓硫酸,所以工业上从吸收塔顶部喷洒浓硫酸作吸收液,故B错误;
C.工业上通过电解无水制取金属镁,故C错误;
D.氨气在氧化炉中被催化氧化,不存在热交换器,故D错误;
故选:A。
10.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.“碱溶”时氧化铝和氢氧化钠反应生成生成偏铝酸钠,反应的离子方程式为:,故A正确;
B.“过滤Ⅰ”所得滤液中含有氢氧化钠、偏铝酸钠,向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入溶液,氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠,碳酸氢钠和偏铝酸钠反应生成碳酸钠和氢氧化铝沉淀,溶液的pH减小,故B错误;
C.“电解Ⅰ”是电解熔融氧化铝,阳极生成氧气,石墨电极被阳极上产生的氧化,故C正确;
D.“电解Ⅱ”是电解碳酸钠溶液,由图可知,阳极的电极反应式为:,故D正确;
选B。
11.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.Hg活动性比较弱,采用热分解方法制取,故符合Hg的冶炼方法,A正确;
B.Al是活泼金属,采用电解方法冶炼,方程式方法不符合反应事实,B错误;
C.Fe是比较活泼的金属,采用热还原方法冶炼,该方法符合Fe的冶炼方法,C正确;
D.Na是活泼金属,采用电解方法冶炼,该方法符合Na的冶炼方法,D正确;
故合理选项是B。
12.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.煤炭可用于发电、制取焦炭,甲是发电厂、乙是炼焦厂;炼焦厂的焦炭用于炼铁,丙是炼铁厂,炼铁厂的炉渣可作为水泥厂的原料,丁是水泥厂,故A错误;
B.以赤铁矿为原料,高炉炼铁过程是用CO还原氧化铁得到生铁,化学方程式为,故B正确;
C.生石灰和反应生成亚硫酸钙,生石灰吸收燃煤产生的酸性气体,可以减少酸雨的形成,故C正确;
D.炼铁厂的炉渣(CaSiO3)可作为水泥厂的原料,故D正确;
选A。
13.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.石灰石是重要的工业原料,炼铁、制造水泥、制造玻璃需要用石灰石,A正确;
B.工业上苯和丙烯在一定条件下发生加成反应生成异丙苯,B正确;
C.饱和石灰水的浓度小,工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉,C错误;
D.油脂在碱性条件下水解为皂化反应,可以用来制取肥皂,D正确;
答案为:C。
14. 坩埚 6 b、e、a、c、d 偏大
【解析】
【分析】
铝铁质岩主要成分是、和加入足量的氢氧化钠,氧化铝和二氧化硅溶解,过滤得铁的氧化物,溶液A为硅酸钠和偏铝酸钠溶液,溶液A中加足量的盐酸,生成硅酸沉淀和氯化铝溶液,所以C为硅酸,B为氯化铝,在氯化铝溶液中加入氨水得氢氧化铝沉淀,灼烧得氧化铝,硅酸加热分解得二氧化硅,二氧化硅与碳在高温下发生氧化还原反应生成粗硅,
与碳在高温条件下反应生成粗硅和一氧化碳;
氯化铝溶液中加入氨水生成氢氧化铝,根据电荷守恒可写出离子反应方程式;固体灼烧一般在坩埚中进行;
在高温下,氧化铝可以与氮气、碳反应,生成氮化铝和一种有毒气体,该有毒气体为CO,根据元素守恒书写化学方程式,并根据方程式可计算出电子转移的物质的量;
实验过程依据反应原理和实验目的分析实验步骤为,组装装置,检验装置气密性,加入试剂,加入水把一氧化碳赶入后续装置,并检验CO的纯度,再点燃酒精灯加热玻璃管,反应结束后停止加热,关闭分液漏斗活塞,玻璃管称量剩余固体,依据质量变化计算铁元素和氧元素物质的量之比;
依据实验结果得到,铁的氧化物中减少的质量为氧元素的质量为ng,铁的质量为(m-n)g,依据元素物质的量计算得到比值,若实验中 未被充分还原,则n值会偏小,据此分析;
【详解】
铝铁质岩主要成分是、和加入足量的氢氧化钠,氧化铝和二氧化硅溶解,过滤得铁的氧化物,溶液A为硅酸钠和偏铝酸钠溶液,溶液A中加足量的盐酸,生成硅酸沉淀和氯化铝溶液,所以C为硅酸,B为氯化铝,在氯化铝溶液中加入氨水得氢氧化铝沉淀,灼烧得氧化铝,硅酸加热分解得二氧化硅,二氧化硅与碳在高温下发生氧化还原反应生成粗硅。
与碳在高温条件下反应生成粗硅和一氧化碳,反应的方程式为SiO2+2C Si+2CO↑,
故答案为:SiO2+2C Si+2CO↑;
氯化铝溶液中加入氨水生成氢氧化铝,反应的离子方程式为,固体灼烧一般在坩埚中进行,
故答案为:;坩埚;
在高温下,氧化铝可以与氮气、碳反应,生成氮化铝和一种有毒气体,该有毒气体为CO,反应化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO,根据方程式可知,反应中转移电子数为,所以每生成2mol氮化铝,得到电子的物质的量为6mol,
故答案为:Al2O3+N2+3C2AlN+3CO;6;
实验过程依据反应原理和实验目的分析实验步骤为,组装装置,检验装置气密性,加入试剂,加入水把一氧化碳赶入后续装置,并检验CO的纯度,再点燃酒精灯加热玻璃管,反应结束后停止加热,关闭分液漏斗活塞,玻璃管称量剩余固体,依据质量变化计算铁元素和氧元素物质的量之比,所以操作顺序为b、e、a、c、d,
故答案为:b、e、a、c、d;
依据实验结果得到,铁的氧化物中减少的质量为氧元素的质量为ng,铁的质量为(m-n)g,依据元素物质的量计算得到比值,x:::,若实验中 未被充分还原,则n值会偏小,所以x:y的值会偏大,
故答案为:;偏大。
【点睛】
本题考查物质的制备,明确各个流程发生的反应及沉淀和滤液成分是解本题关键,答题时要注意实验流程的分析。
15. Al2O3+3C2Al+3CO Al4C3 放热 不能 四氧化三铁也能被磁铁吸引 H+ 、Al3+ 、Cl-、 Al+4H++=Al3++NO↑+2H2O
【解析】
【分析】
(1) ①由元素守恒可知该法制铝时会产生一种可燃性气体为CO,然后进行配平即可写出反应方程式;
②根据含氢量最高的烃为CH4,即碳化铝与水反应生成Al(OH)3和CH4,结合元素守恒即可写出该化学式;
(2) ①纸质漏斗中发生的反应是铝热反应,铝热反应属于放热反应;
②反应虽然生成了铁单质,铁单质能被磁铁吸引,但是四氧化三铁也是黑色的能被磁铁吸引的物质;
(3)根据取少量溶液于试管中,滴入甲基橙,溶液呈红色说明溶液中含有H+,故没有OH-、、;再加入NaOH溶液,溶液先变浑浊,后变澄清,说明含有Al3+,没有Ag+;另取少量溶液于试管中,加入铝片,有无色气体产生,该无色气体遇空气变为红棕色,说明含有,故初步确定含有的离子为:H+ 、Al3+、,又该溶液中各离子的物质的量浓度均相同,根据电荷守恒可知,溶液中阳离子所带的正电荷为4,而阴离子所带的负电荷为1,说明溶液中还含有Cl-和,故无Na+、、Ba2+,故一定存在的离子为:H+ 、Al3+、、Cl-、,据此解题。
【详解】
(1)真空碳热还原Al2O3制铝是目前正在开发的一种方法。
①由元素守恒可知,该法制铝时会产生的一种可燃性气体为CO,故发生的总反应的化学方程式为Al2O3+3C2Al+3CO,故答案为:Al2O3+3C2Al+3CO;
②碳化铝与水反应生成Al(OH)3和一种含氢量最高的烃即CH4,故一个Al结合3个OH-,一个碳结合4个H,根据最小公倍数可知碳化铝的化学式为Al4C3,故答案为:Al4C3;
(2)
①纸质漏斗中发生的反应是铝热反应,反应中放出大量的热,故为放热反应,故答案为:放热;
②反应虽然生成了铁单质,铁单质能被磁铁吸引,但是四氧化三铁也是黑色的能被磁铁吸引的物质,实验结束后用磁铁靠近蒸发皿沙中的熔化物,能被磁铁吸引,故不能确认其为纯铁,说明理由:四氧化三铁也能被磁铁吸引,故答案为:不能;四氧化三铁也能被磁铁吸引;
(3) 根据取少量溶液于试管中,滴入甲基橙,溶液呈红色说明溶液中含有H+,故没有OH-、、;再加入NaOH溶液,溶液先变浑浊,后变澄清,说明含有Al3+,没有Ag+;另取少量溶液于试管中,加入铝片,有无色气体产生,该无色气体遇空气变为红棕色,说明含有,故初步确定含有的离子为:H+ 、Al3+、,又该溶液中各离子的物质的量浓度均相同,根据电荷守恒可知,溶液中阳离子所带的正电荷为4,而阴离子所带的负电荷为1,说明溶液中还含有Cl-和,故无Na+、、Ba2+,故一定存在的离子为:H+ 、Al3+、、Cl-、,据此解题。
①由分析可知:溶液中一定存在的阳离子为H+ 、Al3+,一定存在的阴离子为、Cl-、,故答案为:H+ 、Al3+;、Cl-、;
②由分析可知:溶液中含有H+ 和组成稀硝酸,加入铝片时反应为:Al+4HNO3(稀)=Al(NO3)3+NO↑+2H2O,故其离子方程式为Al+4H++=Al3++NO↑+2H2O,故答案为:Al+4H++=Al3++NO↑+2H2O。
16. SiO2 Mg(OH)2和Fe(OH)3 2Al(OH)3Al2O3+3H2O 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ Al3++4OH-=AlO+2H2O
【解析】
【分析】
铝土矿的主要成分是Al2O3,含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO,因Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应,MgO、Fe2O3不与NaOH溶液反应;除SiO2不与盐酸反应外,Al2O3、Fe2O3、MgO均与盐酸反应;结合流程可知,加入过量盐酸,溶液A为AlCl 3、MgCl2、FeCl3,沉淀B为SiO2,A中加入过量烧碱,沉淀C为Fe(OH) 3和Mg(OH) 2,溶液D为NaAlO2,D中通入过量二氧化碳,溶液E为NaHCO3,沉淀F为Al(OH) 3,加热分解得到M为Al2O3,经电解氧化铝可得到Al。据此解答。
【详解】
(1)由上述分析可知 , 沉淀 B 的成分是 SiO2,沉淀C为Mg(OH)2和Fe(OH)3,
故答案为: SiO2 ;Mg(OH)2和Fe(OH)3
(2)沉淀 F 转化为物质 M 的化学方程式为 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O, 故答案为: 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O ;
(3)由物质M制取铝的化学方程式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,故答案为:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑;
(4)由上述分析可知,溶液A转化为溶液D发生的离子方程式为Al3++4OH-=AlO+2H2O,故答案为:Al3++4OH-=AlO+2H2O。
17. 偏右 白色固体变成红褐色固体或产生气泡 和 除去水中溶解的氧气,防止生成的被迅速氧化 向产生白色沉淀的试管中通入空气,若白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变为红褐色,则说明假设2成立 减少环境污染,NO跟、反应后又得到硝酸,提高原料利用率 检查装置气密性 2 偏大 偏大
【解析】
【分析】
(1)在有水与空气下,放置较长时间后,碳酸亚铁会发生反应:4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2,根据方程式左边质量如何变化; FeCO3是白色固体、Fe(OH)3红褐色固体;
(2)HCO3-和Fe 2+相互促进水解生成Fe(OH)2和CO2;
(3)根据组合可推知假设3为Fe(OH)2和FeCO3的混合物;
(4)如果白色沉淀的碳酸亚铁,则硫酸亚铁和碳酸氢钠发生复分解反应,为非氧化还原反应,根据元素守恒及产物的稳定性推知反应方程式;
(5)如果生成氢氧化亚铁,说明煮沸后溶液中不含氧气;产物Fe(OH)2验证可通过学生熟悉的颜色变化来设计,向溶液中通入氧气,根据物质颜色是否变化判断;
(6)碳酸亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和二氧化碳、水,剩余固体为未反应的杂质,则参加反应的m(FeCO3)=(20.0-8.4)g=11.6g,碳酸亚铁的质量分数= ×100%;
(7) 碳酸亚铁与硝酸发生氧化还原反应,铁的产物为+3价,稀硝酸还原产生为NO,NO与氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸;
(8)实验基本操作,装配好实验装置后,首先要检查装置气密性;
(9)二氧化碳是酸性氧化物,要除去CO2应该选取溶解性大的碱性溶液;
(10)温度为300℃时,Fe2O3•xH2O失去结晶水(分解温度为110℃),FeCO3分解为FeO和CO2(分解温度为282℃),装置E增重3.6g为水,n(H2O)=0.2mol,根据水分子守恒得n(Fe2O3•xH2O)=mol,装置F增重2.2g为二氧化碳,n(CO2)=0.05mol,根据C原子守恒得n(FeCO3)=0.05mol,0.05molFeCO3质量为:0.05mol×116mol L-1=5.8g;则Fe2O3•xH2O质量为:25.4g-5.8g=19.6g,mol×(160+18x)mol∙L-1=19.6g,据此计算x值;
(11)若缺少G装置,F会吸收部分空气中的水与二氧化碳而增重。
【详解】
(1)在有水与空气下,放置较长时间后,碳酸亚铁会发生反应:,从而使左边物质质量变大,则指针或偏右;碳酸亚铁是白色固体、氢氧化铁是红褐色固体,所以颜色也由白色变为红褐色;
(2)和相互促进水解生成和,溶液中产生的气体为;
(3)根据组合可推知假设3为和;
(4)如果白色沉淀的碳酸亚铁,则硫酸亚铁和碳酸氢钠发生复分解反应,为非氧化还原反应,根据元素守恒及产物的稳定性推知反应方程式为:;
(5)煮沸后冷却的蒸馏水配制和溶液可以除去水中溶解的氧气,防止生成的被迅速氧化;而产物验证可通过学生熟悉的颜色变化来设计,其检验方法为向产生白色沉淀的试管中通入空气,若白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变为红褐色,则说明假设2成立;
(6)碳酸亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和二氧化碳、水,剩余固体为未反应的杂质,则参加反应的,碳酸亚铁的质量分数;
(7)碳酸亚铁与硝酸发生氧化还原反应,铁的产物为价,稀硝酸还原产生为NO,反应方程式为,NO与氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸,为防止NO污染空气,且为提高原料利用率,需循环使用NO;
(8)实验基本操作,装配好实验装置后,首先要检查装置气密性;
(9)二氧化碳是酸性氧化物,要除去应该选取溶解性大的碱性溶液,要除去最好选择氢氧化钠溶液,澄清的石灰水浓度低,碱性弱;
(10)温度为时,失去结晶水分解温度为,分解为FeO和分解温度为,装置E增重为水,,根据水分子守恒得,装置F增重为二氧化碳,,根据C原子守恒得, 质量为:,则质量为:, ,解得;
(11)若缺少G装置,F会吸收部分空气中的水与二氧化碳而增重,使测得的偏大,计算所得质量偏小,而计算出的x偏大。
【点睛】
明确物质性质、各个物理量的关系、实验基本操作方法等是解本题关键,注意图3中G装置的作用,很多同学往往漏掉空气中水蒸气和二氧化碳而导致错误,为易错点。
18. 过滤(洗涤、干燥) 漏斗 Fe(OH)3、Mg(OH)2 再向其中加入2滴KSCN溶液,溶液无血红色出现,则证明Fe3+已沉淀完全。(其它合理答案也可,如滴入NaOH无沉淀等) NaCl、NaHCO3 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
【解析】
【分析】
根据流程图,从铝土矿(成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝,铝土矿用盐酸溶解后得到的固体为SiO2,滤液B中含有铝离子、铁离子和镁离子,以及过量的盐酸,滤液B中加入过量烧碱,得到的沉淀为氢氧化铁和氢氧化镁,滤液D中含有偏铝酸钠,偏铝酸钠中通入过量二氧化碳,生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,氢氧化铝灼烧后再电解生成金属铝。
【详解】
(1)根据上述分析操作1的名称为过滤,过滤用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外,还需漏斗,故答案为过滤(洗涤、干燥);漏斗;
(2)沉淀C的中含有氢氧化铁和氢氧化镁,故答案为Fe(OH)3、Mg(OH)2;
(3)证明滤液D中Fe3+已沉淀完全的操作方法为:取2mL滤液D于试管中,向其中加入2滴KSCN溶液,溶液无血红色出现,则证明Fe3+已沉淀完全,故答案为向其中加入2滴KSCN溶液,溶液无血红色出现,则证明Fe3+已沉淀完全;
(4)根据上述分析,滤液E中的主要溶质有氯化钠和碳酸氢钠,故答案为NaCl、NaHCO3;
(5)步骤⑤是电解熔融氧化铝制取铝的反应,化学方程式为:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。
19. 过滤 Fe2O3 坩埚 NaAlO2 氨水
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析:(3)A12O3、Fe2O3、SiO2中加入浓的氢氧化钠溶液时,其中的A12O3、SiO2会与之发生反应分别生成偏铝酸钠和硅酸钠的水溶液,即为滤液X,所以沉淀M主要是Fe2O3,偏铝酸钠和过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,硅酸钠和过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钠和硅酸沉淀;①I和II步骤中分离溶液和沉淀的操作是过滤;②沉淀M除含有泥沙外,主要是Fe2O3;③氢氧化铝受热易分解生成氧化铝和水,固体受热分解应在坩埚中进行,则除酒精灯、三角架、泥三角外还需要坩埚;④滤液X中,含铝元素的溶质是偏铝酸钠,化学式为NaAlO2;实验室里常往AlCl3溶液中加入氨水可以制取氢氧化铝,氢氧化铝不溶于弱碱,反应原理为:Al3++3NH3•H2O═Al(OH)3↓+3NH4+。
考点:考查学生金属铝及化合物的性质
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