工业上由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备无水AlCl3的流程如下
已知:AlCl3,FeCl3,分别在183℃、315℃升华
(1)在焙烧炉中发生反应:
①Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g) △H=-492.7kJ/mol
②3CO(g)+ Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g) △H=+25.2kJ/mol
反应2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g) △H=___________kJ/mol。
(2)①Al2O3,Cl2和C在氯化炉中高温下发生反应,当生成1molAlCl3。时转移______mol电子;炉气中含有大量CO和少量Cl2,可用Na2SO3溶液除去Cl2,其离子方程式为:____________________________。在温度约为700℃向升华器中加入铝粉,发生反应的化学方程式为_______________。充分反应后温度降至____________以下(填“183℃、315℃之一),开始分离收集AlCl3。
②将AlCl3· 6H2O溶于浓硫酸进行蒸馏,也能得到一定量的无水AlCl3,此原理是利用浓硫酸下列性质中的____(填字母序号)。
①氧化性 ②吸水性 ③难挥发性 ④脱水性
a.只有① b.只有② c.只有②③ d.只有②③④
(3)海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料,海水为电解质溶液,构成电池的其正极反应式 ________;与铅蓄电池相比.释放相同电量时,所消耗金属电极材料的质量比m(Al):m(Pb)=_________________。
(共14分)(1)(1分)—467.5 (2)①3(2分);Cl2+SO32-+H2O=2Cl-+SO42-+2H+ (2分);
Al+FeCl3=Fe+AlCl3 (2分);315℃(1分) ② c (2分)
(3)(4分)O2+4e-+2H2O=4OH- (2分); 2:23(2分)
解析试题分析:(1)已知:①Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g) △H=-492.7kJ/mol和②3CO(g)+ Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g) △H=+25.2kJ/mol,所以由盖斯定律可知,①+②即得到2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g),所以该反应的反应热△H=-492.7kJ/mol+25.2kJ/mol=-467.5kJ/mol。
(2)①根据工艺流程可知氯化炉的产物,经冷却、升华可制备无水AlCl3,说明氯化炉的产物中含有A1C13,冷凝器尾气含有CO,所以Al2O3、C12和C反应,生成A1C13和CO,反应的化学方程式为A12O3+3C12+3C 2A1C13+3CO。反应中氯元素化合价由0价降低为-1价,氯气是氧化剂,故生成1mol AlCl3时转移电子为1mol×3=3mol;Cl2有强氧化性,能将SO32-氧化为SO42-,自身被还原为C1-,因此反应离子方程式为SO32-+C12+H2O=SO42-+2C1-+2H+;由工艺流程可知,升华器中主要含有AlCl3和FeCl3,加入少量Al除去FeCl3,Al与FeCl3反应生成Fe、AlCl3,反应的化学方程式为Al+FeCl32A1C13+Fe;由题目信息可知,AlCl3的升华温度更低,应控制温度使AlCl3升华,且FeCl3不升华,所以温度应控制在315℃以下。
②AlCl3水解吸热,直接加热AlCl3?6H2O,水解彻底生成氢氧化铝,得不到氯化铝。浓硫酸吸水,同时可以生成HCl抑制氯化铝水解,利用浓硫酸的吸水性与难挥发性,即答案选c。
(3)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。因此该原电池实质是金属铝发生的吸氧腐蚀,氧气在正极放电生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-;电量相同,则原电池转移电子相同。在反应中铝失去3个电子,铅失去2个电子。设转移电子为3mol,则n(Al)=3mol÷3=1mol、n(Pb)=3mol÷2=1.5mol,故m(Al):m(Pb)=1mol×27g/mol:1.5mol×207g/mol=2:23。
考点:考查反应热的计算;氧化还原反应方程式的书写以及有关计算;水解平衡;电化学原理的应用与计算等
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(1)如图是课本中“四种基本反应类型与氧化还原反应的关系”图,“H2+CuO Cu+H2O”反应属于图中的区域 (填序号)。下列反应中属于区域7的有 。
A.2H2+O22H2O |
B.2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ |
C.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ |
D.CuO+COCu+CO2 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
高锰酸钾(KMnO4)是一种常用的氧化剂。
I.(1)有下列变化:,找出其中一个变化与“”组成一个反应,写出该反应的离子方程式____ 。
(2)不同条件下高锰酸钾可发生如下反应:
由此可知,高锰酸根离子(MnO—4)反应后的产物与 有关。
(3)高锰酸钾溶液与硫化亚铁有如下反应:
若上述反应前后固体的质量减少了2.8g,则硫元素与KMnO4之间发生电子转移的数目为 个。
Ⅱ.酒后驾车已成为一个社会问题。检测驾驶人员呼气中酒精浓度(BrAC)的方法有多种。
(4)早期是利用检测试剂颜色变化定性判断BrAC,曾用如下反应检测BrAC:
完成并配平上述反应。
(5)受上述方法启发,后来用五氧化二碘的淀粉溶液检测BrAC,乙醇被氧化为乙醛,该反应的化学方程式为____ 。
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科目:高中化学 来源: 题型:问答题
(13分)我国是世界上发现和使用铜及铜器最早的国家之一,直到现在铜及其化合物在工农业生产中仍然有着广泛的应用。
(1)工业上可以用黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料冶炼铜。主要反应如下:
① 2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO ② 2Cu2S + 3O2=2SO2+2Cu2O③ Cu2S+ 2Cu2O="6Cu+" SO2
在③中被氧化与被还原元素原子的物质的量之比为 ;若由3mol CuFeS2生成3molCu,理论上消耗O2的物质的量为 。
(2)常温下Cu2O能溶于稀硫酸,得到蓝色溶液和红色固体,可以利用该性质检验工业上冶炼铜得到的粗铜中是否含有Cu2O,写出此反应的离子方程式 。
(3)刻蚀印刷电路的废液中含有大量的CuCl2、FeCl2、FeCl3,任意排放将导致环境污染和资源的浪费, 为了使FeCl3循环利用和回收CuCl2,现设计如下生产过程:
①试剂Y的名称 ;物质X最好是 (填化学式)。
②若常温下1L废液中含CuCl2、FeCl2、FeCl3的物质的量浓度均为0.5mol·, 则加入Cl2气和物质X使溶液的pH在 范围时(设溶液体积保持不变),铁元素完全转化为Fe(OH)3,而CuCl2不产生沉淀。( KSP [Fe(OH)3]=1.0×10—38、 KSP[Cu(OH)2]=2.0×10—20 、 lg5=0.7)
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
在50 mL a mol·L-1的硝酸溶液中,加入6.4g Cu,全部溶解,假设硝酸的还原产物只有NO2和NO,将反应后溶液用蒸馏水稀释至100 mL时测得c(NO3-)=3 mol·L-1。
(1)求稀释后的溶液中H+的物质的量浓度
(2)若a=9,求生成的气体中NO2的物质的量
(3)治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收,反应原理如下:
NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O。若将上述的NO2和NO的混合气体通入1 mol·L-1的NaOH溶液恰好被吸收,求需要NaOH溶液的体积。
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
(17分)黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为CuFeS2,现有一种天然黄铜矿(含少量脉石SiO2),为了测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:
称取研细的黄铜矿样品1.150g,在空气存在的条件下进行煅烧。实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中,用0.05mo1/L标准碘溶液进行滴定,初读数为0.10mL,终读数如右上图所示。
(1)黄铜矿煅烧的反应为8CuFeS2+21O2高温8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,该反应中被还原的元素是___(填元素符号)。
(2)标准碘溶液应盛放在(填“碱式”或“酸式”)________滴定管中;装液之前,滴定管要用标准碘溶液润洗2—3次,润洗的操作是: 。请用化学方程式表示滴定的原理: 。
(3)滴定终点的读数为 mL;通过计算可知,该黄铜矿的纯度为 。
(4)若去掉c装置,会使测定结果 (填“偏低”“偏高”或“无影响”)。
(5)假设实验操作均正确,测得黄铜矿的纯度偏低,可能的原因主要有 。
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
(10分)某研究性学习小组同学向Fe(NO3)3溶液中滴加淀粉KI溶液后,溶液呈蓝色。他们对Fe(NO3)3溶液中将I-氧化的氧化剂进行了如下探究:
【实验】分别向FeCl3溶液和HNO3溶液中滴加淀粉KI溶液后,发现溶液均显蓝色。
(1)FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式为 。
(2)KI与HNO3反应的离子方程式为I-+H++NO3-→NO↑+I2+H2O(未配平),反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【提出假设】假设1:氧化剂只有Fe3+ 假设2:氧化剂只有NO3-(H+)
【设计实验方案,验证假设】
(3)请设计实验验证上述假设
供选试剂:0.2mol?L-1的Fe(NO3)3溶液、0.2mol?L-1的KI溶液、0.01mol?L-1的KMnO4酸性溶液、0.01mol?L-1的KSCN溶液、CCl4溶液、淀粉溶液。(提示:NO3-在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)
实验步骤 | 预期现象和结论 |
①取5ml0.2mol?L-1的Fe(NO3)3溶液和5ml0.2mol?L-1的KI溶液,充分反应后加入5ml CCl4溶液,振荡静置,取上层溶液,分置于A、B两支试管中 | |
② ③ | 若溶液不变红色,则假设1成立,否则假设1不成立; 若溶液显紫色,则假设2成立,否则假设2不成立 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
半导体生产中常需要控制掺杂,以保证控制电阻率,三氯化磷(PCl3)是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(即白磷)与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3,装置如下图所示:(部分夹持装置略去)
A B C D E
已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5 PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HC1。遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3,PCl3、POCl3的熔沸点见下表:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
PCl3 | -112 | 75.5 |
POCl3 | 2 | 105.3 |
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