Question

10．高中化學教材介紹了鈉、鎂、鋁、鐵、氯、硫、氮、硅等元素及其化合物的知識，是學習研究其它化學知識的載體．
（1）從以上元素中選擇，在自然界中有游離態(tài)存在的除鐵、硫外還有N元素（填元素符號）．
（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），一段時間后可觀察到右邊的現象為溶液由淺綠色變紅色，左邊發(fā)生反應的離子方程式：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2molNH₄Al（SO₄）₂的溶液，右邊充滿含3molBa（OH）₂的溶液，當有2molSO₄^2-通過交換膜時（若反應迅速完全），則左右兩室沉淀的物質的量之比為2：3．
（3）某初級石墨中含SiO₂（7.8%）、Al₂O₃（5.1%）、Fe₂O₃（3.1%）和MgO（0.5%）等雜質，利用相關工藝可進行提純與綜合利用．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a和b．（注：石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳�的氯化物，SiCl₄的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃．）
①若a與過量的NaOH溶液反應，可得兩種鹽，其中一種鹽的水溶液具有粘合性，化學反應方程式為SiCl₄+6NaOH=Na₂SiO₃+4NaCl+3H₂O．
②若b與過量的NaOH溶液充分反應后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-；然后向濾液中繼續(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CH₃COOCH₂CH₃+AlO₂^-+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al（OH）₃↓+CH₃COO^-+CH₃CH₂OH．

Answer 1

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入左邊被鹽酸酸化的H2O2氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進入右邊與KSCN溶液接觸，溶液變成血紅色，離子方程式為：2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；當有2mol SO₄^2-通過交換膜時，根據電荷守恒則有4molOH^-進入左室，左室生成氫氧化鋁$\frac{4}{3}$mol，右室生成2mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質的量之比為2：3；
（3）根據題意，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳�的氯化物，SiCl₄的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃；
①a應該是SiCl₄，結合a與過量的NaOH溶液反應，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溶液充分反應后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-；向濾液中繼續(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；
（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入左邊被鹽酸酸化的H2O2氧化，鐵離子通過陽離子交換膜進入右邊與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，當有2mol SO₄^2-通過交換膜時（若反應迅速完全），當有2mol SO₄^2-通過交換膜時，根據電荷守恒則有4molOH^-進入左室，左室生成氫氧化鋁$\frac{4}{3}$mol，右室生成2mol硫酸鋇，則左右兩室沉淀的物質的量之比為2：3；
故答案為：溶液由淺綠色變紅色；2H⁺+2Fe²⁺+H₂O₂=2H₂O+2Fe³⁺；2：3；
（3）根據題意，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳�的氯化物，SiCl₄的沸點為57.6℃，金屬氯化物的沸點均高于150℃；
①a應該是SiCl₄，結合a與過量的NaOH溶液反應，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溶液充分反應后，過濾，所得濾液中陰離子有Cl^-、OH^-、AlO₂^-；向濾液中繼續(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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al（OH）₃↓+CH₃COO^-+CH₃CH₂OH；
故答案為：Cl^-、OH^-、AlO₂^-，CH₃COOCH₂CH₃+AlO₂^-+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al（OH）₃↓+CH₃COO^-+CH₃CH₂OH．

點評 本題考查了鋁、鐵、鎂及化合物的性質，理解離子交換膜的作用是關鍵，掌握題干信息和物質性質是解題關鍵，題目難度中等．