14.無水AlCl3可用有機(jī)合成的催化劑,食品膨松劑等.已知AlCl3、FeCl3分別在183℃、315℃時(shí)升華,無水AlCl3遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧,
工業(yè)上由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和石油焦(主要成分是碳單質(zhì))制備無水AlCl3的流程如圖1:

(1)焙燒爐中發(fā)生反應(yīng):①Fe2O3(s)+3C(s)?2Fe(s)+3CO(g);
②3CO(g)+Fe2O3(s)?2Fe(s)+3CO2(g)
則反應(yīng)②的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$.
(2)氯化爐中Al2O3、Cl2和C在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2A1C13+3CO;爐氣中含有大量CO和少量Cl2,可用Na2SO3溶液除去Cl2,其離子方程式為SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+
(3)精制無水AlCl3的合格品中,AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得低于96%.現(xiàn)稱取16.25g精制后的無水AlCl3樣品,溶于過量的NaOH溶液,過濾出沉淀物,沉淀物經(jīng)洗滌、灼燒、冷卻、稱重,其殘留固體質(zhì)量為0.16g.該樣品中AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%.
(4)實(shí)驗(yàn)室可用下列裝置制備無水AlCl3.裝置A中的化學(xué)反應(yīng)方程式為MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O裝置B、C中應(yīng)盛放的試劑名稱分別為飽和食鹽水、濃硫酸,F(xiàn)中所盛放試劑是濃硫酸其作用是防止水蒸氣進(jìn)入E裝置.

分析 鋁土礦加入碳焙燒后加入氧化鋁和鐵于氯化爐中發(fā)生反應(yīng)氧化鋁解餓碳和氯氣加熱反應(yīng)生成氯化鋁和一氧化碳,AlCl3、FeCl3分別在183℃、315℃時(shí)升華,控制溫度升華氯化鋁得到;
(1)依據(jù)反應(yīng)②化學(xué)方程式書寫表達(dá)式,用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積;
(2)根據(jù)工藝流程可知升華器中含有AlCl3等,所以Al2O3、C12和C反應(yīng)會(huì)生成A1C13,由冷凝器尾氣可知還會(huì)生成CO;Cl2有強(qiáng)氧化性,將SO32-氧化為SO42-,自身被還原為2C1-;
(3)制備無水AlCl3含有雜質(zhì)FeCl3,殘留固體質(zhì)量為0.32g為Fe2O3,根據(jù)鐵原子守恒計(jì)算FeCl3質(zhì)量,進(jìn)而計(jì)算出AlCl3的質(zhì)量,再根據(jù)產(chǎn)品的純度定義計(jì)算.
(4)A中的反應(yīng)是二氧化錳和濃鹽酸加熱發(fā)生的反應(yīng),根據(jù)所給的裝置圖可知,B中的試劑為飽和食鹽水是為了除去混有的HCl氣體,C中是濃硫酸目的是除去水蒸氣;因?yàn)槁然X易發(fā)生水解,故應(yīng)該防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E裝置,而G是吸收空氣中的CO2,所以F中試劑為濃硫酸防止水蒸氣進(jìn)入E收集瓶.

解答 解:Ⅰ、(1)②3CO(g)+Fe2O3(s)?2Fe(s)+3CO2(g),反應(yīng)②的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$;
故答案為:$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$;
(2)根據(jù)工藝流程可知氯化爐的產(chǎn)物,經(jīng)冷卻、升華可制備無水AlCl3,說明氯化爐的產(chǎn)物中含有A1C13,冷凝器尾氣含有CO,所以Al2O3、C12和C反應(yīng),生成A1C13和CO,反應(yīng)方程式為A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C13+3CO,Cl2有強(qiáng)氧化性,將SO32-氧化為SO42-,自身被還原為2C1-.反應(yīng)離子方程式為SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+
故答案為:A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2A1C13+3CO;SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+
(3)除雜過程中鐵離子與氫氧根離子結(jié)合成氫氧化鐵沉淀,鋁離子與氫氧根離子結(jié)合成偏鋁酸根和水,離子方程式為:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O,根據(jù)鐵原子守恒,令含有雜質(zhì)FeCl3質(zhì)量為m,則:
Fe2O3~~~~~2FeCl3
160 325
0.16g m
解得,m=0.325g,
所以AlCl3產(chǎn)品的純度為$\frac{16.25g-0.325g}{16.25g}$×100%=98%,
故答案為:98%;
(4)A中的反應(yīng)是二氧化錳和濃鹽酸加熱發(fā)生的反應(yīng),化學(xué)方程式為:MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,根據(jù)所給的裝置圖可知,B中的試劑為飽和食鹽水是為了除去混有的HCl氣體,C中是濃硫酸目的是除去水蒸氣;因?yàn)槁然X易發(fā)生水解,故應(yīng)該防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E裝置,而G是吸收空氣中的CO2,所以F中試劑為濃硫酸防止水蒸氣進(jìn)入E收集瓶;
故答案為:MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,飽和食鹽水,濃硫酸,濃硫酸,防止水蒸氣進(jìn)入E裝置;

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)于工藝流程原理的理解、對(duì)操作與實(shí)驗(yàn)條件控制的理解等,涉及常用化學(xué)用語書寫、化學(xué)計(jì)算、分離提純等,需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用能力,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) 來源: 題型:填空題

11.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)用50mL 1.0mol/L鹽酸跟50mL 1.1mol/L 氫氧化鈉溶液在如圖裝置中進(jìn)行中和反應(yīng).在大燒杯底部墊碎泡沫塑料(或紙條),使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平.然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條),大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板,在板中間開兩個(gè)小孔,正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過.通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱.試回答下列問題:
(1)本實(shí)驗(yàn)中用稍過量的NaOH的原因教材中說是為保證鹽酸完全被中和.試問:鹽酸在反應(yīng)中若因?yàn)橛蟹艧岈F(xiàn)象,而造成少量鹽酸在反應(yīng)中揮發(fā),則測(cè)得的中和熱偏。ㄌ睢捌蟆、“偏小”或“不變”).
(2)在中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中存在用水洗滌溫度計(jì)上的鹽酸的步驟,若無此操作步驟,則測(cè)得的中和熱會(huì)偏。ㄌ睢捌蟆、“偏小”或“不變”).
(3)若用等濃度的醋酸與NaOH溶液反應(yīng),則測(cè)得的中和熱會(huì)偏小(填“偏大”、“偏小”或“不變”),其原因是醋酸電離要吸收熱量.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.常溫下,下列各組離子一定能在指定溶液中大量共存的是( 。
A.pH=13 的溶液:Na+、NH4+、SO42-、Cl-
B.甲基橙呈黃色的溶液:Na+、K+、ClO-、AlO2-
C.0.1 mol/L 的KNO3 溶液:H+、Fe2+、Cl-、SO42-
D.水電離的c(H+)=1×10-13mol.L-1的溶液中:K+、Ba2+、Br-、I-

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.某校研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),制取氯氣以探究Cl2、Br2、I2的氧化性強(qiáng)弱(制取氯氣的化學(xué)方程式為:MnO2+4HCl(濃) $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:

【實(shí)驗(yàn)探究】
(1)制取氯氣的反應(yīng)??是????(填“是”或“不是”)氧化還原反應(yīng).
(2)C裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為??Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2????????????????.
(3)D裝置中溶液變??藍(lán)色????(填“黃色”或“藍(lán)色”).
(4)E裝置的作用是????吸收尾氣,防止污染??????????????????.
(5)若要制取標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L的Cl2,需要MnO2的質(zhì)量為??17.4????g.
(相對(duì)原子質(zhì)量:H-1 O-16 Cl-35.5 Mn-55)
【實(shí)驗(yàn)討論】
有些同學(xué)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)裝置持有不同看法:
甲同學(xué)認(rèn)為:B裝置是多余的.
乙同學(xué)認(rèn)為:B裝置是必須的.
你認(rèn)為???甲???(填“甲”或“乙”)同學(xué)的看法是正確的.
【結(jié)論分析】
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,C裝置中有Br2生成,D裝置中有I2生成,說明Cl2的氧化性比Br2、I2強(qiáng).但依據(jù)本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊衽袛郆r2、I2的氧化性強(qiáng)弱,有些同學(xué)得出不同結(jié)論:
丙同學(xué)的結(jié)論是:可以判斷Br2的氧化性比I2強(qiáng).
丁同學(xué)的結(jié)論是:無法判斷Br2的氧化性比I2強(qiáng).
你認(rèn)為????丁??(填“丙”或“丁”)同學(xué)得出的結(jié)論是合理的.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.高錳酸鉀在實(shí)驗(yàn)室和工農(nóng)業(yè)中有廣泛的用途,實(shí)驗(yàn)室以二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀其部分流程如圖:
(1)第①步加熱熔融應(yīng)在鐵坩堝中進(jìn)行,而不用瓷坩堝的原因是SiO2+2KOH═K2SiO3+H2O(用化學(xué)方程式表示).

(2)第④步通入CO2,可以使MnO42-發(fā)生反應(yīng),生成MnO4-和MnO2,反應(yīng)的離子方程式為3MnO42-+2CO2=2MnO4-+MnO2↓+2CO32-,則完成反應(yīng)時(shí),轉(zhuǎn)化為KMnO4和K2MnO4占全部K2MnO4的百分率約為66.7%(精確到0.1%)
(3)第⑤步趁熱過濾的目的是減少過濾的損耗.
(4)第⑥步加熱濃縮至液面有細(xì)小晶體析出時(shí),停止加熱,冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥.干燥過程中,溫度不宜過高,其原因是2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑(用化學(xué)方程式表示).
(5)H2O2和KMnO4都是常有的強(qiáng)氧化劑.若向H2O2溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,則酸性高錳酸鉀溶液會(huì)褪色,寫出該反應(yīng)的離子方程式:2MnO4-+6H++5H2O2=2Mn2++8H2O+5O2↑,該反應(yīng)說明H2O2的氧化性比KMnO4弱(填“強(qiáng)”或“弱”)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.顆粒大小達(dá)到納米級(jí)的單質(zhì)鐵俗稱“納米鐵”,可用作手機(jī)輻射屏蔽材料.實(shí)驗(yàn)室的制備方法是:以高純氮?dú)庾鞅Wo(hù)氣,在高溫條件下用H2和FeCl2反應(yīng)生成“納米鐵”,實(shí)驗(yàn)裝置如下圖.請(qǐng)回答:

(1)A裝置用于制取,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4Cl$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$NaCl+N2+2H2O.
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先將N2(填“N2”或“H2”)通入C裝置,反應(yīng)生成“納米鐵”的化學(xué)方程式為;實(shí)驗(yàn)中需要保護(hù)氣的原因是排盡空氣,防止生成的鐵能與空氣中的氧氣反應(yīng).
(3)a導(dǎo)管口的氣態(tài)產(chǎn)物除HC1外還可能有NH3(填化學(xué)式).
(4)利用D裝置也可以得到較純凈的氮?dú)猓茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),采用此方法在b導(dǎo)管口得到的氮  氣在相同條件下比原方法得到的氮?dú)饷芏嚷源螅蚴侵频玫牡獨(dú)庵袝?huì)含有密度比空氣大的氣體(假設(shè)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作均無錯(cuò)誤,且氮?dú)庖淹耆稍铮;若開始加入的銅粉質(zhì)量為3.84g,持續(xù)通人空氣至銅粉全部反應(yīng),冷卻后固體質(zhì)量為4.48g,則固體的成分為CuO和Cu2O,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CuO+Cu2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.下列實(shí)驗(yàn)方法或操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵ā 。?table class="qanwser">A.
除去甲烷中乙烯B.
制備乙酸乙酯C.
分離乙酸和水D.
制備蒸餾水

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.(1)鍵線式表示的分子式C6H14結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(CH32CHCH2CH2CH3名稱是2-甲基戊烷.
(2)含有雜質(zhì)的工業(yè)乙醇的蒸餾裝置中,玻璃儀器有酒精燈、蒸餾瓶、溫度計(jì)、冷凝管、尾接管、錐形瓶
(3).選擇下列實(shí)驗(yàn)方法分離提純物質(zhì),將分離提純方法的序號(hào)填在橫線上.
A.萃取分液  B.升華  C.重結(jié)晶  D.分液E.蒸餾  F.過濾  G.洗氣
①F分離飽和食鹽水與沙子的混合物.
②C從硝酸鉀和氯化鈉的混合溶液中獲得硝酸鉀.
③D分離水和汽油的混合物.
④E分離CCl4(沸點(diǎn)為76.75℃)和甲苯(沸點(diǎn)為110.6℃)的混合物.
⑤G除去混在乙烷中的乙烯.
⑥A提取碘水中的碘.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.NH3經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到HNO3和NH4NO3,如圖1所示.

(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化劑作用下反應(yīng),其化學(xué)方程式是4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H2O.
(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g)?2NO2(g).在其他條件相同時(shí),分別測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)(p1、p2)下溫度變化的曲線(如圖2).
①比較p1、p2的大小關(guān)系p2>p1
②隨溫度升高,該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢(shì)是變。
(3)Ⅲ中,將NO2(g)轉(zhuǎn)化成N2O4(l),再制備濃硝酸.
①已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H1,2NO2(g)?N2O4(l)△H2
圖3中能量變化示意圖中,正確的是(選填字母)A
②N2O4與O2、H2O化合的化學(xué)方程式2N2O4+O2+2H2O=4HNO3
(4)IV中,電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖4所示,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充物質(zhì)A,
A是NH3,說明理由:根據(jù)反應(yīng)8NO+7H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3NH4NO3+2HNO3,電解生成的HNO3多,所以需充入NH3

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案