6．為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)流程，用含有鋁、鐵和銅的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體（FeSO4•7H2O）和膽礬晶體請(qǐng)回答：
（1）寫(xiě)出步驟Ⅰ反應(yīng)的離子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（2）試劑X是稀硫酸．步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是過(guò)濾．
（3）進(jìn)行步驟Ⅱ時(shí)，該小組用如圖2所示裝置及試劑制取CO2并將制得的氣體通入溶液A中．一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會(huì)逐漸減少．為了避免固體C減少，可采取的改進(jìn)措施是在a、b之間添加盛放飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶．
（4）由溶液E到綠礬晶體（FeSO4•7H2O），所需操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（5）用固體F制備CuSO4溶液，可設(shè)計(jì)如圖3三種途徑：寫(xiě)出途徑①中反應(yīng)的離子方程式3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，請(qǐng)選出你認(rèn)為的最佳途徑并說(shuō)明選擇的理由途徑②最佳，理由是原料利用率高，環(huán)境污染小．

分析 鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)，過(guò)濾后，得到溶液A含有NaAlO2，固體B為Cu和Fe．溶液A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，過(guò)濾分離，得到C為Al（OH）3，D為NaHCO3溶液，C和碳酸氫鈉溶液D．固體B用試劑X反應(yīng)，過(guò)濾分離得到溶液E，溶液E蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，可知試劑X為稀硫酸，E為FeSO4，F(xiàn)為Cu，Cu轉(zhuǎn)化得到硫酸銅，CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得膽礬晶體．
（1）步驟Ⅰ中鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（3）鹽酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出的HCl導(dǎo)致氫氧化鋁溶液，用飽和NaHCO3溶液除去；
（4）從溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作；
（5）途徑①中Cu與混酸反應(yīng)生成銅鹽、NO與水；根據(jù)消耗原料用量、產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染分析判斷．

解答 解：鋁、鐵和銅的合金中只有金屬鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)，過(guò)濾后，得到溶液A含有NaAlO2，固體B為Cu和Fe．溶液A中通入過(guò)量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，過(guò)濾分離，得到C為Al（OH）3，D為NaHCO3溶液，C和碳酸氫鈉溶液D．固體B用試劑X反應(yīng)，過(guò)濾分離得到溶液E，溶液E蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得綠礬晶體，可知試劑X為稀硫酸，E為FeSO4，F(xiàn)為Cu，Cu轉(zhuǎn)化得到硫酸銅，CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可以獲得膽礬晶體．
（1）步驟Ⅰ中鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，
故答案為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（2）由上述分析可知，試劑X為稀硫酸，步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固體和液體的分離操作，應(yīng)該是過(guò)濾，故答案為：稀硫酸；過(guò)濾；
（3）鹽酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出的HCl導(dǎo)致氫氧化鋁溶液，應(yīng)在a、b之間添加盛放飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，除去二氧化碳中的HCl，
故答案為：在a、b之間添加盛放飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶；
（4）從硫酸銅溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等操作，故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；過(guò)濾；
（5）途徑①中Cu與混酸反應(yīng)生成銅鹽、NO與水，反應(yīng)離子方程式為：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；
途徑①產(chǎn)生NO，途徑③中會(huì)生成二氧化硫，NO、二氧化硫均污染空氣，銅不能和稀硫酸反應(yīng)，但是當(dāng)加熱并通入空氣之后，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，然后氧化銅會(huì)和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，不會(huì)產(chǎn)生污染大氣的氣體，該過(guò)程原料利用率高，所以途徑②最佳，
故答案為：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；途徑②最佳，理由是原料利用率高，環(huán)境污染�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案、物質(zhì)的分離和提純、對(duì)方案的分析評(píng)價(jià)等，關(guān)鍵是理解工藝流程原理，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

16．水是生命之源，它與我們的生活密切相關(guān)．在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究中，水也是一種常用的試劑．
（1）水分子中氧原子在基態(tài)時(shí)核外電子排布式為1s22s22p4；
（2）寫(xiě)出與H2O分子互為等電子體的微粒H2S、NH2-（填2種）．
（3）水分子在特定條件下容易得到一個(gè)H+，形成水合氫離子（H3O+）．下列對(duì)上述過(guò)程的描述不合理的是A．
A．氧原子的雜化類型發(fā)生了改變       B．微粒的形狀發(fā)生了改變
C．微粒的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變         D．微粒中的鍵角發(fā)生了改變
（4）下列是鈉、碘、金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞圖（未按順序排序）．與冰的晶體類型相同的是BC（請(qǐng)用相應(yīng)的編號(hào)填寫(xiě)）

（5）在冰晶體中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵（如圖所示），已知冰的升華熱是51kJ/mol，除氫鍵外，水分子間還存在范德華力（11kJ/mol），則冰晶體中氫鍵的“鍵能”是20kJ/mol．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

17．關(guān)于原電池的下列說(shuō)法中，正確的是（　　）
A．化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬為負(fù)極B．在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)
C．在外電路，電子流出的極為正極D．是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

14．二甲醚（CH3OCH3）在未來(lái)可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用．工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3的新工藝主要發(fā)生三個(gè)反應(yīng)：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-91kJ•mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJ•mol-1
回答下列問(wèn)題：
（1）新工藝的總反應(yīng)為3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H該反應(yīng)△H=-247KJ•mol-1，平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OCH{\;}_{3}）•c（CO{\;}_{2}）}{c{\;}^{3}（CO）•c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$．
（2）增大壓強(qiáng)，CH3OCH3的產(chǎn)率增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）原工藝中反應(yīng)①和反應(yīng)②分別在不同的反應(yīng)器中進(jìn)行，無(wú)反應(yīng)③發(fā)生．新工藝中反應(yīng)③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率．
（4）為了尋找合適的反應(yīng)溫度，研究者進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，每次試驗(yàn)保持原料氣組成、壓強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間等因素不變，試驗(yàn)結(jié)果如圖．CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的規(guī)律是溫度低于240℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而增大；溫度高于240℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而減小，其原因是在較低溫時(shí)，各反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響，隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大，CO的轉(zhuǎn)化率也增大；在較高溫時(shí)，各反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)限度影響，隨著溫度的升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率減�。�

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

1．請(qǐng)你利用所學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)解決下列問(wèn)題：
（1）若已知兩個(gè)反應(yīng)：
①C（s）+2H2（g）=CH4（g）△H1=a kJ•mol-1；
②C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO（g）△H2=b kJ•mol-1；
則2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=2（b-a）kJ•mmol-1（用含a、b的式子表示）；
（2）堿性鎂錳干電池是新開(kāi)發(fā)的一種干電池，比普通鋅錳干電池具有更加優(yōu)越的性能，具有較大應(yīng)用前景，其工作時(shí)總反應(yīng)為：Mg+2MnO2+H2O=Mg（OH）2+Mn2O3；則工作時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)（填反應(yīng)類型），寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式：Mg+2OH--2e-=Mg（OH）2；
（3）在一定溫度下1L的密閉容器放入足量草酸鈣（固體所占體積忽略不計(jì)）發(fā)生反應(yīng)：CaC2O4（s）═CaO（s）+CO（g）+CO2（g），若前5min 內(nèi)生成CaO的質(zhì)量為11.2g，則該段時(shí)間內(nèi)v（CO）=0.04mol•L-1•min-1；若某時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí)c（CO2）=c；t0時(shí)刻，將容器體積縮小為原來(lái)的一半并固定不變，在t1時(shí)刻再次達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出t0以后此體系中CO2的濃度隨時(shí)間變化的圖象；
（4）某溫度下數(shù)據(jù)：草酸（H2C2O4）的K1=5.4×10-2，K2=5.4×10-5；醋酸的K=1.75×10-5；碳酸的 K1=4.2×10-7，K2=4.5×10-11；Ksp（CaC2O4）=5.0×10-9；Ksp（CaCO3）=2.5×10-9
①用醋酸溶液鑒別CaC2O4和CaCO3兩種白色固體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是一種固體溶解同時(shí)產(chǎn)生氣泡逸出，另一種固體無(wú)現(xiàn)象；
②向0.6mol/L的Na2CO3溶液中加入足量 CaC2O4粉末后（忽略溶液體積變化），充分?jǐn)嚢�，發(fā)生反應(yīng)：CO32-（aq）+CaC2O4（s）?CaCO3（s）+C2O42-（aq），靜置后沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡，求此時(shí)溶液中的c（C2O42-）（不考慮其他諸如水解之類副反應(yīng)，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

11．X、Y、Z、W、R、Q為前30號(hào)元素，且原子序數(shù)依次增大．X是所有元素中原子半徑最小的，Y有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等，Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，W與Z同周期，第一電離能比Z的低，R與Y同一主族，Q的最外層只有一個(gè)電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）R核外電子排布式為1s22s22p63s23p2．
（2）X、Y、Z、W形成的有機(jī)物YW（ZX2）2中Y、Z的雜化軌道類型分別為sp2、sp3，ZW3-離子的立體構(gòu)型是V形．
（3）Y、R的最高價(jià)氧化物的沸點(diǎn)較高的是SiO2（填化學(xué)式），原因是SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體．
（4）將Q單質(zhì)的粉末加入到ZX3的濃溶液中，并通入W2，充分反應(yīng)后溶液呈深藍(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為2Cu+8NH3+O2+2H2O=2[Cu（NH3）4]2++4OH-．
（5）W和Na的一種離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，該離子化合物為Na2O（填化學(xué)式）．Na+的配位數(shù)為4，距一個(gè)陰離子周?chē)罱乃嘘?yáng)離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為立方體．已知該晶胞的密度為ρg•cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則兩個(gè)最近的W離子間距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10-7nm．（用含ρ、NA的計(jì)算式表示）

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

18．從廢釩催化劑（主要成分為V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2等）中回收V2O5的一種工藝流程示意圖如下，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）步驟①中廢渣的主要成分是SiO2，③中X試劑為H2SO4．
（2）②、③的變化過(guò)程可簡(jiǎn)化為R2（SO4）n （水層）+2nHA（有機(jī)層）?2RAn（有機(jī)層）+nH2SO4（水層）（R表示VO2+，HA表示有機(jī)萃取劑）．為提高②中萃取百分率，應(yīng)采取的措施是加入堿中和硫酸使平衡正移．
（3）請(qǐng)完成④中反應(yīng)的離子方程式：
ClO3-+6VO2++6H+═6VO3++1Cl-+H2O．
（4）25℃時(shí)，取樣進(jìn)行試驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間關(guān)系如下表：
pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1
釩沉淀率/%88.194.896.598.098.898.896.493.189.3
結(jié)合上表，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH值為1.7～1.8．
（5）該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有有機(jī)萃取劑、氨氣．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

16．某混合氣體由兩種烴等體積分?jǐn)?shù)組成，標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12L該混合氣體在足量氧氣中完全燃燒．若將產(chǎn)物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀質(zhì)量為7.5g；若用足量堿石灰吸收燃燒產(chǎn)物，增重5.1g．通過(guò)計(jì)算推斷混合氣體由哪兩種烴組成．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

17．某元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為H2XO3，這種元素的氣態(tài)氫化物的化學(xué)式是（　�。�
A．HXB．XH4C．XH3D．H2X

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