【題目】地球化學(xué)中,通常用熱重分析研究礦物在受熱時的質(zhì)量變化以確定其組成。取66.6 mg由高嶺石[Al4Si4O10(OH)8]和方解石(CaCO3)組成的礦物,加熱到673K~1123K區(qū)間內(nèi)分解為氧化物,樣品總失重13.8 mg。高嶺石受熱分解反應(yīng)方程式:Al4Si4O10(OH)8 →2Al2O3+4SiO2+4H2O
(1)硅原子核外電子排布在____個不同的電子層中,核外最外層電子分布在____個不同的軌道中。
(2)硅與鋁同周期且相鄰,化學(xué)性質(zhì)有相似性,寫出Si與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式________。
(3)高嶺石是長石的一種,不同類長石其氧原子的物質(zhì)的量分數(shù)相同。由鈣長石化學(xué)式CaAl2Si2O8可推知鈉長石的化學(xué)式為_________________。
(4)此礦物中高嶺石的質(zhì)量分數(shù)為____________。
a. 44% b. 56% c. 77.5% d. 80%
(5)若對高嶺土進行煅燒活化,然后利用鹽酸進行分解,對于分解出的氯化鋁溶液及二氧化硅再分別加入堿溶液進行去雜提純,最后得到的氯化鋁溶液可制備氧化鋁。寫出由氯化鋁溶液得到純凈氧化鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式(要求最節(jié)約):_____________________。
(6)用焦炭與石英砂(SiO2)混合高溫,產(chǎn)生粗硅,現(xiàn)由兩種方法將粗硅提純:
第一種方法:Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl
第二種方法:Si+3HCl SiHCl3 SiHCl3+H2Si+3HCl。
工業(yè)上常用第二種方法來提純單晶硅,其原因是_________________。
【答案】3 3 Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑ NaAlSi3O8 c 2AlCl3+3H2O→Al2O3+6HCl↑ 溫度較低,耗能少;HCl可以循環(huán)利用
【解析】
(1)根據(jù)硅原子核外電子排布分析;
(2)Si與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣;
(3)根據(jù)不同類長石其氧原子的物質(zhì)的量分數(shù)相同,結(jié)合化合價代數(shù)和是0可寫出鈉長石的化學(xué)式;
(4)由高嶺石[Al4Si4O10(OH)8]和方解石(CaCO3)組成的礦物,加熱到673K~1123K區(qū)間內(nèi)分解為氧化物,方解石分解生成CaO和二氧化碳,高嶺石受熱分解反應(yīng)方程式:Al4Si4O10(OH)8→2Al2O3+4SiO2+4H2O,所以減少的質(zhì)量為二氧化碳和水的質(zhì)量,列方程組計算;
(5)AlCl3水解生成氫氧化鋁,氫氧化鋁分解生成氧化鋁;
(6)根據(jù)反應(yīng)中能量的消耗和原料的使用來分析。
(1)硅為14號元素,其核外有14個電子,硅原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2,則硅原子核外電子排布在3個電子層,核外最外層電子分布在3個不同的軌道中;
(2)硅與鋁同周期且相鄰,化學(xué)性質(zhì)有相似性,Si與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣,則其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑;
(3)結(jié)合鈣長石的化學(xué)式可知鈉長石就是將鈣長石的中鈣更換為鈉,鋁硅酸陰離子不變,以及化合物中化合價代數(shù)和等于0可得鈉長石的化學(xué)式為NaAlSi3O8;
(4)由高嶺石[Al4Si4O10(OH)8]和方解石(CaCO3)組成的礦物,加熱到673K~1123K區(qū)間內(nèi)分解為氧化物,方解石分解生成CaO和二氧化碳,高嶺石受熱分解反應(yīng)方程式:Al4Si4O10(OH)8→2Al2O3+4SiO2+4H2O,所以減少的質(zhì)量為二氧化碳和水的質(zhì)量,設(shè)礦物中高嶺石為x mol,方解石為y mol,則516x+100y=66.6×10-3 g,4x×18+44y=13.8×10-3 g
解得:x=1×10-4 mol,y=1.5×10-4 mol,則高嶺石的質(zhì)量為1×10-4 mol×516 g/mol=51.6×10-3 g=51.6 mg,則此礦物中高嶺石的質(zhì)量分數(shù)為×100%=77.5%,故合理選項是c;
(5)AlCl3是強酸弱堿鹽,在溶液中Al3+水解生成氫氧化鋁,氫氧化鋁分解生成氧化鋁,則氯化鋁溶液得到純凈氧化鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式(要求最節(jié)約)為:2AlCl3+3H2O→Al2O3+6HCl↑;
(6)用焦炭與石英砂(SiO2)混合高溫,產(chǎn)生粗硅,現(xiàn)由兩種方法將粗硅提純:
第一種方法:Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl
第二種方法:Si+3HCl SiHCl3 SiHCl3+H2Si+3HCl。
第二種方法反應(yīng)溫度較低,能量消耗少,而且HCl能循環(huán)使用。
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【題目】某課外小組分別用如圖所示裝置對原電池和電解原理進行實驗探究。
請回答:
Ⅰ.用圖 1 所示裝置進行第一組實驗。
(1)在保證電極反應(yīng)不變的情況下,不能替代 Cu 作電極的是__(填字母序號)。
A 鋁 B 石墨 C 銀 D 鉑
(2)N 極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為__。
Ⅱ.用圖 2 所示裝置進行第二組實驗。實驗過程中,觀察到與第一組實驗不同的現(xiàn)象:兩極均有氣體產(chǎn)生,Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色;停止實驗,鐵電極明顯變細,電解液仍然澄清。 查閱資料得知,高鐵酸根離子(FeO42-)在溶液中呈紫紅色。
(3)電解過程中,X 極區(qū)溶液的 pH__(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)電解過程中,Y 極發(fā)生的電極反應(yīng)之一為 Fe﹣6e﹣+8OH﹣= FeO42-+4H2O 若在 X 極收集到672 mL 氣體,在 Y 極收集到 168 mL 氣體(均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時氣體體積),則 Y 電極(鐵電極)質(zhì)量減少____g。
(5)在堿性鋅電池中,用高鐵酸鉀作為正極材料,電池反應(yīng)為 2K2FeO4+3Z=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為__。
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【題目】杯環(huán)芳烴因其結(jié)構(gòu)類似于酒杯而得名,其鍵線式如圖,下列關(guān)于杯環(huán)芳烴的說法正確的是( 。
A.屬于芳香烴B.最多與6mol H2發(fā)生加成反應(yīng)
C.分子式為C44H56O4D.分子內(nèi)所有原子一定在同一平面上
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【題目】某溫度下,相同pH的氨水和氫氧化鈉溶液分別加水稀釋,溶液pH隨溶液體積變化的曲線如圖所示。據(jù)圖判斷正確的是( )
A.Ⅰ為氨水稀釋時的pH值變化曲線
B.a、b、c三點溶液的導(dǎo)電性:c>b=a
C.a、b、c三點溶液中水的電離程度:c=b>a
D.用相同濃度的鹽酸分別與等體積的b、c處溶液恰好完全反應(yīng),消耗鹽酸的體積:Vb=Vc
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【題目】將17.6克Fe2O3和Cu的混合物溶解于足量的稀鹽酸中,再加鐵粉9.8克,待鐵粉溶解后,溶液中無Fe3+,此過程共產(chǎn)生2.24升H2(標(biāo)況),則下列判斷正確的是
A.混合物中Cu全部被氧化為Cu2+以后,Cu2+又全部被還原
B.混合物中Cu全部被氧化為Cu2+以后,Cu2+又部分被還原
C.混合物中Cu部分被氧化為Cu2+以后,Cu2+又全部被還原
D.混合物中Cu部分被氧化為Cu2+以后,Cu2+又部分被還原
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【題目】某研究小組利用下圖裝置探究溫度對氨氣還原 Fe2O3 的影響(固定裝置略)。完成下列填空:
(1)實驗時 A 中有大量紫紅色的煙氣,則 NH4I 的分解產(chǎn)物為 ___(至少填三種),E裝置的作用是___。
(2)裝置B中的反應(yīng)方程式:______,D裝置的作用是______。
某研究小組按上圖裝置進行對比實驗,甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置 C 加熱,反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物),兩組分別用各自的產(chǎn)物進行以下探究,完成下列填空:
步驟 | 操作 | 甲組現(xiàn)象 | 乙組現(xiàn)象 |
1 | 取黑色粉末加入稀鹽酸 | 溶解,無氣泡 | 溶解,有氣泡 |
2 | 取步驟 1 中溶液,滴加 KSCN 溶液 | 變紅 | 無現(xiàn)象 |
3 | 向步驟 2 溶液中滴加新制氯水 | 紅色先變深后褪去 | 先變紅后也褪色 |
(3)乙組得到的黑色粉末是______。
(4)甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為______。
(5)乙組步驟3中,溶液變紅的原因為______;溶液褪色可能的原因及其驗證方法為______。
(6)若裝置C中Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物是兩種氧化物組成的混合物,為研究氧化物的組成,研究小組取樣品7.84克在加熱條件下通入氨氣,完全反應(yīng)后,停止加熱,反應(yīng)管中鐵粉冷卻后,稱得質(zhì)量為5.6克,則混合物的組成為______。
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【題目】氯化銅晶體(CuCl2·2H2O)中含有FeCl2雜質(zhì),為制得純凈的氯化銅晶體,首先將其制成水溶液,再按下圖所示的操作步驟進行提純。
請參照下表給出的數(shù)據(jù)填空。
氫氧化物開始沉淀時的pH | 氫氧化物沉淀完全時的pH | |
Cu2+ | 4.7 | 6.7 |
Fe2+ | 7.0 | 9.0 |
Fe3+ | 1.9 | 3.7 |
(1)操作I加入X的目的是_________________。
(2)下列物質(zhì)都可以作為X,適合本實驗的X物質(zhì)可以是(填選項)_________ 。
A、KMnO4 B、NaClO C、H2O2 D、Cl2
(3)操作II的Y試劑為____________(填化學(xué)式),并調(diào)節(jié)溶液的pH在______范圍。
(4)實驗室在配制CuCl2溶液時需加入少許_________(填物質(zhì)名稱),理由是(文字敘述并用有關(guān)離子方程式表示)_________________ __________。
(5)若將CuCl2溶液蒸干灼燒,得到的固體是_________________(填化學(xué)式);若要得無水CuCl2,請簡述操作方法_________________________。
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【題目】如圖,將一根較純的鐵棒垂直沒入水中,由于深水處溶氧量較少,一段時間后發(fā)現(xiàn)AB段產(chǎn)生較多鐵銹,BC段腐蝕嚴重。下列關(guān)于此現(xiàn)象的說法錯誤的是( )
A.該腐蝕過程屬于電化腐蝕
B.鐵棒AB段電極反應(yīng)為O2 + 2H2O+ 4e-→ 4OH-
C.鐵棒AB段是負極,BC段是正極
D.產(chǎn)生此現(xiàn)象的根本原因是鐵棒所處化學(xué)環(huán)境的不同
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【題目】水的電離平衡曲線如圖所示,下列說法不正確的是( )
A.圖中五點Kw間的關(guān)系B>C>A=D=E
B.若從A點到D點,可采用在水中加入少量酸的方法
C.若處在B點時,將pH=2的硫酸與pH=12的KOH等體積混合后,溶液顯堿性
D.若從A點到C點,可用溫度不變時在水中加入適量NH4Cl固體的方法
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