【題目】硝酸鎵在激光材料的制備中已成為重要的基礎(chǔ)和主要原料。以廢催化劑GCS(主要成分為Ga2O3、Cr2O3和SiO2)為原料制備硝酸嫁晶體的工藝流程如下:

(1)濾渣的主要成分是______(寫化學式)，用稀氨水調(diào)節(jié)溶液pH至3.0~3.5之間的目的是________。

(2)用硝酸溶解時,溫度應(yīng)控制在40~80℃，實驗室控制該溫度區(qū)間的方法是______；溫度高于80℃，溶解速率減慢，其原因是____________。

(3)采用減壓蒸餾的目的是_________________。

(4)催化劑GCS可用于催化熱乙烯還原一氧化氮，以消除尾氣排放對大氣的污染，寫出該反應(yīng)的化學方程式:________________。

(5)用硝酸鎵制備含鎵、銥和鉑的催化劑可以有效地催化正庚烷轉(zhuǎn)化為甲苯，該反應(yīng)的化學方程式為________________。

(6)硝酸鎵晶體加熱過程中,固體失重率[失重率=]隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。A點時，固體物質(zhì)的化學式為_________，B點至C點變化過程中，生成的氣體為N2O5和另一種氮氧化物，則該變化的總反應(yīng)方程式為___________。

【答案】 SiO2 使Ga3+水解完全生成Ga(OH)3 水浴加熱 硝酸受熱易揮發(fā)且會分解 使過量硝酸和水蒸氣快速蒸出 C2H4+6NO 3N2+2CO2+2H2O CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 +4H2↑ 2Ga(NO3)3·3H2O Ga(NO3)3GaO2+NO2↑+N2O5↑

【解析】流程分析：該工藝流程的目的為以廢催化劑GCS(主要成分為Ga2O3、Cr2O2和SiO2)為原料制備硝酸鎵晶體，所以流程中要先將Cr、Si等雜質(zhì)除去。第一步，鹽酸酸浸，Ga2O3和Cr2O3溶于鹽酸，而SiO2不溶于鹽酸，過濾后得到濾渣的主要成分為SiO2，濾液中溶質(zhì)主要為GaCl3、CrCl3和未反應(yīng)完的鹽酸。第二步，加入稀氨水調(diào)pH，根據(jù)流程可知，加氨水后得到Ca(OH)3沉淀，而Cr3+進入濾液，從而達到分離Cr與Ga的目的。第三步，向Ca(OH)3沉淀中加入硝酸，使其溶解，所得溶液主要溶質(zhì)為Ca(NO3)3和未反應(yīng)完的硝酸，再進行減壓蒸餾、冷卻干燥后得到目標產(chǎn)物。

（1）根據(jù)上述分析，濾渣的主要成分為SiO2。用稀氨水調(diào)節(jié)溶液pH至3.0~3.5之間的目的是使Ga3+水解完全生成Ga(OH)3。故答案為：SiO2；使Ga3+水解完全生成Ga(OH)3。

（2）若要將溫度控制在40～80℃，可采用水浴加熱的方式控制溫度。溫度太低，硝酸反應(yīng)速度較慢，若溫度高于80℃，硝酸受熱易揮發(fā)且會分解，沉淀溶解的速率也會減慢。故答案為：水浴加熱；硝酸受熱易揮發(fā)且會分解。

（3）溶液中主要溶質(zhì)為Ca(NO3)3和未反應(yīng)完的硝酸，減壓蒸餾可以降低硝酸和水的沸點，加快硝酸和水蒸氣的蒸出，故答案為：使過量硝酸和水蒸氣快速蒸出。

（4）根據(jù)題意可知，乙烯和NO在GCS作催化劑的條件下，反應(yīng)生成無污染的N2和CO2，反應(yīng)方程式為C2H4+6NO3N2+2CO2+2H2O，故答案為：C2H4+6NO3N2+2CO2+2H2O。

（5）在催化劑的作用下，正庚烷可轉(zhuǎn)化為甲苯，根據(jù)原子守恒可知，應(yīng)還有H2生成，故反應(yīng)方程式為CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 +4H2↑。

（6）Ga(NO3)3﹒9H2O的相對分子質(zhì)量為418，假設(shè)加熱前硝酸鎵晶體的質(zhì)量為418g,物質(zhì)的量為1mol，則其中結(jié)晶水的質(zhì)量=18g×9=162g。A點時，失重率為32.3％，則固體減少的質(zhì)量△m=418×32.3％=135g，所以A點固體物質(zhì)中還含有結(jié)晶水。A點固體中結(jié)晶水的物質(zhì)的量= =1.5mol,則固體中n[Ga(NO3)3]﹕n[結(jié)晶水]=1﹕1.5=2﹕3，所以A點固體物質(zhì)的化學式為2Ga(NO3)3·3H2O。

B點時，失重率為38.7％，則固體減少的質(zhì)量=418×38.7％≈162g，則B點時恰好失去全部結(jié)晶水，固體物質(zhì)的化學式為Ga(NO3)3。C點時，失重率為75.6％，則固體減少的質(zhì)量=418×75.6％=316g,剩余固體的質(zhì)量=102g，其中m(Ga)=70g。B點至C點變化過程中，生成的氣體為N2O5和另一種氮氧化物，則可推測剩余固體為Ga的氧化物，且m(O)=32g，所以固體物質(zhì)中n(Ga)﹕n(O)= 1﹕2，則固體物質(zhì)的化學式為GaO2。GaO2中Ga元素化合價為+4價，則GaO2為氧化產(chǎn)物，另一種氮氧化物應(yīng)為還原產(chǎn)物。假設(shè)該氮氧化物為NO2，則有Ga(NO3)3——GaO2+NO2↑+N2O5↑，根據(jù)化合價升價守恒和原子守恒，可得方程式Ga(NO3)3 GaO2+NO2↑+N2O5↑，假設(shè)成立。

故答案為：2Ga(NO3)3·3H2O；Ga(NO3)3GaO2+NO2↑+N2O5↑。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】下列各能層中不包含p能級的是(　　)

A. N B. M C. L D. K

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】已知某溫度下CH3COOH和NH3·H2O的電離常數(shù)相等，現(xiàn)向10 mL濃度為0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液中滴加相同濃度的氨水，在滴加過程中（ ）

A. 水的電離程度始終增大

B. 先增大再減小

C. c(CH3COOH)與c(CH3COO－)之和始終保持不變

D. 當加入氨水的體積為10 mL時，c (NH4＋)=c(CH3COO－)

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】香蕉果實成熟過程中由于儲存的物質(zhì)變?yōu)榭扇苄蕴菑亩构麑嵦鸲仍黾�。某興趣小組對此生理變化進行了初步探究：取未成熟香蕉果實若干放在適宜條件下讓其自然成熟，每天定時取10 g果肉研磨配制成100 mL待測樣液平分為A、B兩份，分別用碘液和斐林試劑檢測，記錄顏色深淺的變化。

(1)樣液A用碘液檢測的目的是__________________；樣液B用斐林試劑檢測的目的是___________。

(2)斐林試劑使用時需甲、乙液等量混合均勻后再注入，并____________觀察顏色變化。

(3)根據(jù)預(yù)期結(jié)果在坐標圖中畫出兩種顏色的變化。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】下列物質(zhì)中：A．KI（s） B．C2H5OH（l） C．Cl2（g） D．CH3COOH（l）E．BaSO4（s） F．NaHSO4（aq）　G．石墨（s）　H．蔗糖（s）　I．NaOH（l） J.硫酸 K.鹽酸

（1）屬于非電解質(zhì)的是____________（填序號，下同），屬于強電解質(zhì)的是____________，屬于弱電解質(zhì)的是____________。

（2）能直接導電的是________________，電解質(zhì)中能溶于水,且水溶液能導電是________________。

【答案】 BH AEI J D FGIK ADIJ

【解析】電解質(zhì)是酸、堿、鹽和活潑金屬氧化物，非電解質(zhì)是除了電解質(zhì)之外的所有化合物。強電解質(zhì)是強酸、強堿和鹽，弱電解質(zhì)是弱酸、弱堿和水。注意：單質(zhì)既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。（1）屬于非電解質(zhì)的是乙醇和蔗糖，強電解質(zhì)是碘化鉀（鹽）、硫酸鋇、氫氧化鈉和硫酸（注意：F是硫酸氫鈉溶液，K是HCl溶液，都屬于混合物），弱電解質(zhì)是醋酸。

（2）固體導電要求是金屬或者石墨，熔融狀態(tài)導電的要求是離子化合物，溶液導電要求是溶液中存在能只有移動的離子（電解質(zhì)電離）。所以直接導電的是硫酸氫鈉溶液、石墨、氫氧化鈉溶液、鹽酸。屬于電解質(zhì)，能溶于水，且能導電（本條件多余，電解質(zhì)能溶于水，則其溶液一定導電）的是碘化鉀、醋酸、氫氧化鈉、硫酸。硫酸鋇不溶。

【題型】填空題
【結(jié)束】
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【題目】根據(jù)下列事實，完成相關(guān)的離子方程式或化學式，必要時可加一定文字說明：

（1）硫酸鋁鉀[明礬KAl（SO4）2·12H2O]可以作凈水劑_____________________。

（2）泡沫滅火器的化學原理________________________________________________。

（3）熱的純堿溶液清洗油污___________________________________________。

（4）加熱蒸干FeCl2水溶液并灼燒，得到物質(zhì)的化學式為___________。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】根據(jù)下列事實，完成相關(guān)的離子方程式或化學式，必要時可加一定文字說明：

（1）硫酸鋁鉀[明礬KAl（SO4）2·12H2O]可以作凈水劑_____________________。

（2）泡沫滅火器的化學原理________________________________________________。

（3）熱的純堿溶液清洗油污___________________________________________。

（4）加熱蒸干FeCl2水溶液并灼燒，得到物質(zhì)的化學式為___________。

【答案】 Al3++3H2OAl(OH)3（膠體）+3H+ Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑ CO32-+H2OHCO3-+OH-，加熱可以促進水解，溶液堿性增強 Fe2O3

【解析】（1）明礬凈水的原理是氯離子水解得到氫氧化鋁膠體，膠體吸附水中雜質(zhì)，所以離子方程式為：Al3++3H2OAl(OH)3（膠體）+3H+。

（2）泡沫滅火器中加入的是碳酸氫鈉和硫酸鋁，利用其雙水解反應(yīng)，離子方程式為：Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑。

（3）熱的純堿溶液清洗油污是利用碳酸鈉水解得到的堿與油污發(fā)生皂化反應(yīng)，以除去油污，加熱是為了促進碳酸根離子的水解，增強溶液的堿性。反應(yīng)為：CO32-+H2OHCO3-+OH-。

（4）加熱蒸干FeCl2水溶液并灼燒，氯化亞鐵水解得到氫氧化亞鐵和HCl,因為HCl揮發(fā)，所以水解平衡移動，得到的氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵，分解得到氧化鐵。

【題型】填空題
【結(jié)束】
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【題目】實驗題

（一）實驗室中有一瓶含有一定量雜質(zhì)的燒堿樣品，某學生用中和滴定法測定燒堿的純度，若燒堿中所含雜質(zhì)與酸不反應(yīng)，請根據(jù)實驗回答：

（1）將準確稱取的5g燒堿樣品配成100 mL待測液，需要的主要儀器除量筒、燒杯、玻璃棒、托盤天平外，還必須用到的玻璃儀器有：____________、_____________。

（2）取10.00 mL待測液，選擇右圖中_________（填A或B）來移取。

（3）用0.5000mol/L標準鹽酸滴定待測燒堿溶液，以酚酞為指示劑。滴定時左手旋轉(zhuǎn)滴定管玻璃活塞，右手不停地搖動錐形瓶，兩眼注視___________，直到滴定終點。滴定達到終點的標志是：_________。

（4）根據(jù)下列數(shù)據(jù)，燒堿的純度為：_______________________（純度=純物質(zhì)的質(zhì)量/樣品的質(zhì)量×100％）

滴定次數(shù)

待測液體積（mL）

標準鹽酸體積（mL）

滴定前讀數(shù)

滴定后讀數(shù)

第一次

10.00

0.50

20.40

第二次

10.00

4.00

24.10

（二）氧化還原滴定實驗與酸堿中和滴定類似（用已知濃度的氧化劑溶液滴定未知濃度的還原劑溶液或反之）。測血鈣的含量時，進行如下實驗：

<>①可將2mL血液用蒸餾水稀釋后，向其中加入足量草酸銨（NH4）2C2O4晶體，反應(yīng)生成 CaC2O4沉淀，將沉淀用稀硫酸處理得H2C2O4溶液。

②將①得到的H2C2O4溶液，再用酸性KMnO4溶液滴定，氧化產(chǎn)物為CO2，還原產(chǎn)物為Mn2+。

③終點時用去20mL l.0×l0﹣4 mol/L的KMnO4溶液。

（1）寫出用KMnO4滴定H2C2O4的離子方程式_____________________。

（2）滴定時，將KMnO4溶液裝在________（填“酸式”或“堿式”）滴定管中。

（3）計算：血液中含鈣離子的濃度為_____mol·L-1。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】溴化鎂(MgBr2)可由金屬鎂在室溫下與干燥后的溴在乙醚中反應(yīng)制得，利用如圖所示裝置制備溴化鎂，并測定其產(chǎn)率。已知:

①Mg和Br2反應(yīng)劇烈且放熱，MgBr,2具有強吸水性；

②MgBr2+3C2H5OC2H5=MgBr2·3C2H5OC2H5.

(1)保存液溴時在瓶內(nèi)加入適量的蒸餾水，其目的是___________。

(2)球形干燥管中放入無水CaCl2的作用是______________，儀器A的名稱是________。

(3)實驗時，應(yīng)緩慢通入干燥的氮氣，直至溴完全導入三頸燒瓶中。如果將所用液溴一次性全部加入三頸燒瓶中，其后果是___________________。

(4)反應(yīng)完畢后恢復(fù)至室溫過濾，將濾液轉(zhuǎn)移至另一干燥的燒瓶中，冷卻至0℃，析出晶體，再過濾得到三乙醚合溴化鎂(MgBr2·3C2H5OC2H5)粗品。第一次過濾得到的固體物質(zhì)是_______。

(5)常溫下用苯溶解粗品，冷卻至0℃，析出晶體，經(jīng)操作a得到三乙醚合溴化鎂，加熱至160℃分解得到無水MgBr2產(chǎn)品。

①操作a是________________。

②寫出三乙醚合溴化鎂加熱至160℃分解得無水MgBr2的化學方程式:_______________。

(6)反應(yīng)開始前裝入5.0g鎂屑和150mL無水乙醚，無水MgBr2在干燥器中冷卻到室溫后，稱量,其質(zhì)量為29.8g。則該實驗制取MgBr2的產(chǎn)率是__________(保留一位小數(shù))。

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】在一體積為2 L的密閉容器中充入2 mol X，一定條件下可發(fā)生反應(yīng)：2X(g)3Y(g)，該反應(yīng)的反應(yīng)速率(v)與時間(t)的關(guān)系如圖所示，已知t2 min時容器內(nèi)有1.5 mol Y。下列敘述正確的是(　　)

A. t1 min時，只有正反應(yīng)發(fā)生

B. t2～t3 min內(nèi)，v(X)正＝0，反應(yīng)已經(jīng)停止

C. 0～t2 min內(nèi)，v(X)＝mol·L－1·min－1

D. 若t3 min時升高溫度，則反應(yīng)速率不變

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科目：高中化學 來源： 題型：

【題目】現(xiàn)代城市使用的燃料大多是煤氣、液化石油氣。煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，由煤炭與水(蒸氣)反應(yīng)制得，故又稱水煤氣。

(1)寫出制取煤氣的主要反應(yīng)的化學方程式_______________。

(2)液化石油氣的主要成分是丙烷，丙烷燃燒的熱化學方程式為C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220.0 kJ/mol。已知CO氣體燃燒的熱化學方程式為CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ/mol。試比較同物質(zhì)的量的C3H8和CO燃燒，產(chǎn)生熱量的比值約為________。

(3)已知氫氣燃燒的熱化學方程式為2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol。

試比較同質(zhì)量的氫氣和丙烷燃燒，產(chǎn)生熱量的比值約為________。

(4)氫氣是未來的新能源，除產(chǎn)生大量熱外，還具有的優(yōu)點是__________(填兩點)。

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