20.硫酸工業(yè)中廢渣稱為硫酸渣,其成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO.某探究性學習小組的同學設計以下方案,進行硫酸渣中金屬元素的提取實驗.

已知溶液pH=3.7時,F(xiàn)e3+已經(jīng)沉淀完全;一水合氨電離常數(shù)Kb=1.8×10-5,其飽和溶液中c(OH-)約為1×10-3mol•L-1.請回答:
(1)寫出A與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式:SiO2+2OH-=SiO32-+H2O.
(2)上述流程中兩次使用試劑①,推測試劑①應該是A(填以下字母編號)
A.氫氧化鈉溶液      B.氧化鋁          C.氨水        D.水
(3)溶液D到固體E過程中需要控制溶液pH=13,如果pH過小,可能導致的后果是鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全等;(任寫一點)
(4)H中溶質(zhì)的化學式:NaHCO3
(5)計算溶液F中c(Mg2+)=5.6×10-10mol/L(25℃時,氫氧化鎂的Ksp=5.6×10-12

分析 硫酸渣的成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,當向硫酸渣中加過量鹽酸時,二氧化硅和鹽酸不反應,所以固體A是二氧化硅,氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應,所以溶液B的溶質(zhì)是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸;向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的PH值為3.7,結(jié)合題意溶液pH=3.7時Fe3+已經(jīng)沉淀完全知,試劑①是能和氯化鐵反應生成沉淀的物質(zhì)且和鋁離子反應沒有沉淀生成,所以試劑①只能是強堿溶液,固體C是氫氧化鐵;向溶液D中加入試劑①并調(diào)節(jié)溶液的PH值為13,溶液呈強堿性溶液,鋁元素在溶液中以偏鋁酸根離子存在,鎂離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀,所以固體E是氫氧化鎂;溶液F的溶質(zhì)含有偏鋁酸鈉和氯化鈉,向F溶液中通入過量二氧化碳氣體,偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀,所以G是氫氧化鋁、H為碳酸氫鈉.
(1)根據(jù)二氧化硅和氫氧化鈉的性質(zhì)寫出相應的化學反應方程式;
(2)能使鐵離子產(chǎn)生沉淀,而鋁離子不產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)只能是強堿;
(3)在強堿性條件下,鋁元素以偏鋁酸根離子存在,鎂元素以氫氧化鎂存在;
(4)H中溶質(zhì)為碳酸氫鈉;
(5)根據(jù)c(Mg2+)=$\frac{Ksp}{C(O{H}^{-})^{2}}$計算.

解答 解:硫酸渣的成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,當向硫酸渣中加過量鹽酸時,二氧化硅和鹽酸不反應,所以固體A是二氧化硅,氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應,所以溶液B的溶質(zhì)是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸;向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的PH值為3.7,結(jié)合題意溶液pH=3.7時Fe3+已經(jīng)沉淀完全知,試劑①是能和氯化鐵反應生成沉淀的物質(zhì)且和鋁離子反應沒有沉淀生成,所以試劑①只能是強堿溶液,固體C是氫氧化鐵;向溶液D中加入試劑①并調(diào)節(jié)溶液的PH值為13,溶液呈強堿性溶液,鋁元素在溶液中以偏鋁酸根離子存在,鎂離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀,所以固體E是氫氧化鎂;溶液F的溶質(zhì)含有偏鋁酸鈉和氯化鈉,向F溶液中通入過量二氧化碳氣體,偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀,所以G是氫氧化鋁、H為碳酸氫鈉,
(1)通過以上分析知,A是二氧化硅,二氧化硅是酸性氧化物,能和強堿反應生成鹽和水,
所以反應方程式為:SiO2+2OH-=SiO32-+H2O.
故答案為:SiO2+2OH-=SiO32-+H2O;
(2)向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的PH值為3.7,結(jié)合題意知,溶液pH=3.7時Fe3+已經(jīng)沉淀完全知,試劑①是能和氯化鐵反應生成沉淀的物質(zhì)且和鋁離子反應沒有沉淀生成,所以試劑①只能是強堿溶液,符合條件的是A選項.
故選A;
(3)在強堿性條件下,鋁元素以偏鋁酸根離子存在,鎂元素以氫氧化鎂存在,當溶液的PH=13時,溶液呈強堿性,如果pH過小,可能導致的后果是鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全等.
故答案為:鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全等;
(4)H中溶質(zhì)為碳酸氫鈉,故答案為:NaHCO3
(5)c(Mg2+)=$\frac{Ksp}{C(O{H}^{-})^{2}}$=$\frac{5.6×1{0}^{-12}}{(0.1)^{2}}mol/L$=5.6×10-10 mol/L
故答案為:5.6×10-10 mol/L.

點評 本題考查了物質(zhì)的分離、提純的方法選擇及應用,實驗方案設計和評價,為高考常見題型,側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查,題目難度較大,明確各物質(zhì)的性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵,本題注意溶度積的相關(guān)計算.

練習冊系列答案
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14.中國科學家屠呦呦因開創(chuàng)性地運用萃取的基本原理從中草藥中分離出青蒿素并應用于瘧疾治療獲得今年的諾貝爾醫(yī)學獎.萃取實驗中用到的主要儀器是( 。
A.長頸漏斗B.分液漏斗C.圓底燒瓶D.蒸餾燒瓶

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

11.煤的“氣化”是使煤變成潔凈能源的有效途徑之一,其主要反應為:C+H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H2,甲酸苯異丙酯(F)是生產(chǎn)香料和藥物的重要原料.圖是用煤為原料合成甲酸苯異丙酯的路線圖(部分反應條件和生成物已略去),其中D的分子式為C9H10O,且能發(fā)生銀鏡反應.

根據(jù)上述轉(zhuǎn)化關(guān)系回答下列問題:
(1)寫出B、D的結(jié)構(gòu)簡式:B:HCHO D:
(2)D→E的反應類型為:加成反應.
(3)B與新制Cu(OH)2懸濁液反應也能生成C,寫出其化學方程式HCHO+2Cu(OH)2$\stackrel{△}{→}$HCOOH+Cu2O↓+2H2O.
(4)寫出C與E反應生成F的化學方程式:
(5)F有多種同分異構(gòu)體,寫出滿足下列條件的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式、
①屬于酯類,且能發(fā)生銀鏡反應
②苯環(huán)上的一氯代物只有兩種
③分子中只有兩個甲基.

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

8.為了探究氯水的成分,現(xiàn)實驗如表:
實驗序號實驗方法實驗現(xiàn)象結(jié)論
將氯水滴加到AgNO3溶液中生成白色沉淀
將氯水滴加到干燥的有色布條上
將足量的氯水滴加到Na2CO3溶液中氯水中
含有H+
(1)實驗①得出的結(jié)論氯水中含有Cl-
(2)指出實驗②和實驗③中的“實驗現(xiàn)象”:
②有色布條褪色;③有氣泡生成
(3)實驗②的“實驗現(xiàn)象”,同學們得出兩個不同的結(jié)論.這兩個結(jié)論可能是
a.Cl2具有漂白性,b.HClO具有漂白性.
請設計簡單的實驗證明哪一個是正確的用干燥的Cl2通入盛有干燥布條的瓶中觀察是否褪色,若褪色證明a正確;若不褪色,證明b正確.
(4)若實驗中使用的是久置的氯水,實驗方法不變,對上述①③實驗無影響.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

15.已知由鋅、銅、硫酸銅溶液構(gòu)成的原電池,下列說法正確的是(  )
A.該原電池的正極是鋅B.銅電極發(fā)生還原反應
C.原電池中Cu2+向鋅極移動D.銅極有氣體放出

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

5.利用所學化學知識解答問題:
(1)基態(tài)Cu2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9,在高溫下CuO 能分解生成Cu2O,試從原子結(jié)構(gòu)角度解釋其原因:結(jié)構(gòu)上Cu2+為3d9,而Cu+為3d10全充滿更穩(wěn)定.根據(jù)元素原子的外圍電子排布特征,可將周期表分成五個區(qū)域,元素Cu屬于ds區(qū).
(2)下列敘述不正確的是ac.(填字母)
a.HCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp雜化
b.因為HCHO與水分子間能形成氫鍵,所以HCHO易溶于水
c.C6H6分子中含有6個σ鍵和1個大π鍵,C2H2是非極性分子
d.CO2晶體的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低,原因是CO2為分子晶體而二氧化硅是原子晶體
(3)氰酸(HOCN)是一種鏈狀分子,它與異氰酸(HNCO)互為同分異構(gòu)體,其分子內(nèi)各原子最外層均已達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),試寫出氰酸的結(jié)構(gòu)式N≡C-O-H.其中的C的雜化類型為sp雜化,寫出一種與 CN-互為等電子體的單質(zhì)分子式N2
(4)Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道能與一些分子或離子形成配合物.
①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應具備的結(jié)構(gòu)特征是具有孤對電子.
②六氰合亞鐵離子[Fe(CN)6]4-中不存在b.
a.共價鍵      b.非極性鍵        c.配位鍵        d.σ鍵       e.π鍵
(5)立方氮化硼是一種新型的超硬、耐磨、耐高溫的結(jié)構(gòu)材料,其晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石類似,一個該晶胞中含有4個氮原子,4個硼原子,設氮原子半徑為a pm,硼的原子半徑b pm,求該晶胞的空間利用率$\frac{{\sqrt{3}π({{a^3}+{b^3}})}}{{4{{({a+b})}^3}}}$×100%.(用含a、b的代數(shù)式表示)

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

12.一定條件下,乙醛可發(fā)生分解:CH3CHO(l)→CH4+CO,已知該反應的活化能為190kJ.mol-1,在含有少量I2的溶液中,該反應的機理為:( 。
反應Ⅰ:CH3CHO+I2→CH3I2+HI+CO
反應Ⅱ:CH3I+HI→CH4+I2
A.反應速率與I2的濃度有關(guān)
B.HI在反應Ⅰ中是氧化產(chǎn)物
C.反應焓變的絕對值等于190kJ•mol-1
D.乙醛的反應速率主要取決于反應Ⅱ

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

9.某藥物可通過以下方法合成:

注:非諾洛芬是一種治療類風濕性關(guān)節(jié)炎的藥物.請回答下列問題:
(1)非諾洛芬中的含氧官能團為醚鍵和羧基(填名稱).
(2)反應①中加入的試劑X的分子式為C8H8O2,X的結(jié)構(gòu)簡式為
(3)在上述五步反應中,屬于取代反應的是①③④(填序號).
(4)B的一種同分異構(gòu)體滿足下列條件:
Ⅰ.能發(fā)生銀鏡反應,其水解產(chǎn)物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應
Ⅱ.分子中有6種不同化學環(huán)境的氫,且分子中含有兩個苯環(huán)
寫出該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:
(5)根據(jù)已有知識并結(jié)合相關(guān)信息,寫出以為原料制備 的合成路線流程圖(無機試劑任用).合成路線流程圖示例如下:
CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH$→_{濃硫酸,△}^{CH_{3}COOH}$CH3COOCH2CH3

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

10.用下列實驗裝置進行相應實驗,裝置正確且能達到實驗目的是( 。
A.用圖a所示裝置除去Cl2中含有的HCl
B.用圖b所示裝置進行從海帶中提取碘實驗時灼燒海帶
C.用圖c所示裝置分離沸點相差較大的互溶液體混合物
D.用圖d所示裝置進行電解法制Cl2、H2

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