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将总物质的量为n mol的钠和铝的混合物(其中钠的物质的量分数为x),投入一定量...

将总物质的量为n mol的钠和铝的混合物(其中钠的物质的量分数为x),投入一定量的水中充分反应,金属没有剩余,共收集到标准状况下的气体V L。下列关系式中正确的是

A.x=V/(11.2n) B.0<x≤0.5

C.V=33.6n(1-x) D.11.2n<V≤22.4n

 

D 【解析】 金属没有剩余,说明反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑中铝与氢氧化钠恰好完全或氢氧化钠过量,否则剩下铝不与水反应; 若恰好反应,即钠与铝按1:1混合,x=0.5,则有钠0.5n mol,铝0.5n mol,由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知,0.5n mol钠生成氢气0.25n mol;由方程式2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知,0.5n mol铝生成氢气0.75n mol,所以共生成氢气0.25n mol+0.75n mol=n mol,氢气体积为22.4n L; 若氢氧化钠过量,即1>x>0.5,则有钠nx mol,铝n(1-x)mol,由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知,nxmol钠生成氢气0.5nxmol;由方程式2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知,n(1-x)mol铝生成氢气1.5n(1-x)mol,所以共生成氢气0.5nx mol+1.5n(1-x)mol=n(1.5-x)mol,氢气体积为22.4n(1.5-x)L; 则根据上面的关系可知,钠越多气体总量越少,当全是钠时,即x=1,生成氢气体积为11.2n L,故氢气体积为11.2n L<V≤22.4n L,答案选D。  
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考点分析:
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某炼铁厂要炼制含杂质4%的生铁1600 t,假设杂质不含铁元素,炼制过程中铁元素无损失。请计算:

(1)理论上需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨?_________________

(2)若改用含四氧化三铁80%的磁铁矿,炼制上述等质量的生铁,需要这种磁铁矿多少吨?_______________

 

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如何设计实验证明氧化铝的熔点高于铝?写出实验步骤和现象。_________________

 

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某兴趣小组在复习铁的冶炼时,在参考资料上发现以下一段文字:已知在不同的温度下,一氧化碳与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和二氧化碳,他们不禁产生了疑问:一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质真的是铁粉吗?于是他们进行了以下探究:

[查阅资料]

资料一:铁粉和四氧化三铁粉末能被磁铁吸引而氧化亚铁(黑色)不能;

资料二:四氧化三铁中铁元素有+2、+3两种化合价,其化学式可用FeO·Fe2O3的形式表示。

[提出猜想]黑色物质可能是四氧化三铁、氧化亚铁和铁粉中的一种或几种。

[进行实验]兴趣小组收集了一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质进行了下列实验:

 

实验方案

实验现象

取少量黑色物质用磁铁吸引

黑色物质全部被磁铁吸引

取少量黑色物质加入30%热的盐酸中

无气泡、溶液颜色变为黄绿色

取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中

无任何现象

 

 

[实验结论]

1)甲实验现象说明黑色物质中没有_______,乙、丙实验现象说明黑色物质中没有______

2)生成的黑色物质应为四氧化三铁;

3)写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式_______________________________

[拓展研究]

同学们对四氧化三铁产生了兴趣,从参考资料中找到氧化沉淀法生产复印用高档四氧化三铁粉的工艺流程简图。

[生产流程]

[查阅资料]

资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如下表所示:

温度/

0

10

30

50

60

70

80

90

溶解度/g

14.0

17.0

25.0

33.0

35.3

33.0

30.5

27.0

 

 

资料二:氢氧化亚铁受氧气氧化反应原理为4Fe(OH)22H2OO2===4Fe(OH)3

资料三:获得四氧化三铁的反应原理为Fe(OH)22Fe(OH)3Fe3O44H2O

[问题讨论]

1)溶解时,用50 ℃80  ℃的热水目的是____________________________________

2)写出加入适量氢氧化钠溶液时发生反应的化学方程式________________________

3)上述过程中,要控制通一定量空气的目的是____________________________

4)要使四氧化三铁的产率最高,则上述流程中产生的氢氧化亚铁和氢氧化铁的最佳质量比为______________

5)副产品P是硫酸钠,由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→_____→_____→d_______

a.过滤

b.加热浓缩

c.冷却结晶

d.晶体加热至完全失去结晶水

[组成确定]

为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质,同学们又进行了下列实验探究。

[查阅资料]

资料一:难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水(反应中各种元素的化合价不变)

资料二:氧化铁和一氧化碳反应是随温度升高而逐步进行的,先生成四氧化三铁,再生成氧化亚铁(黑色),最后生成铁。

[提出猜想]

四氧化三铁中可能含有的杂质是氧化铁和氧化亚铁中的一种或两种。

[实验设计]

同学们称取了23.28 g该四氧化三铁样品进行了下列实验:

[实验分析]

因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两小组。

甲组:

1)该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该四氧化三铁样品中的杂质,B中的最佳试剂是_________(填序号)

①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸  ④水

2)上述实验过程中,一氧化碳气体除作为反应物外,还能起到的作用是:

①实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸;

②停止加热后,防止A中生成物被氧化,B中的溶液倒吸入A中;

_____________________________________________

3)乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析,你认为他们的理由是_______________________________________________

乙组:

利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线(如图)

1)写出BC段发生反应的化学方程式______________________________

2)通过计算确定:该四氧化三铁样品中含有的杂质是__________,其中含四氧化三铁的质量是____g(不需要写过程)

 

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我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他利用NaHCO3、NaCl、NH4C1等物质溶解度的差异,以食盐、氨气、二氧化碳等为原料制得NaHCO3,进而生产出纯碱。以下A、B、 C、 D四个装置可组装成实验室模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验装置。装置中分别盛有以下试剂:B:稀硫酸;C:盐酸、碳酸钙;D:含氨的饱和食盐水、水。

四种盐在不同温度下的溶解度(g/100  g水)表(说明:①>35 ℃ NH4HCO3会有分解)

请回答以下问题:

(1)装置的连接顺序应是__________(填字母)。

(2)A装置中盛放的试剂是__________,其作用是___________________

(3)在实验过程中,需要控制D温度在30℃~35℃,原因是_________________

(4)反应结束后,将锥形瓶浸在冷水中,析出NaHCO3晶体。用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去____(杂质以化学式表示)。

(5)将锥形瓶中的产物过滤后,所得的母液中含有___________(以化学式表示),加入氯化氢,并进行_________操作,使NaCl溶液循环使用,同时可回收NH4Cl。

 

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历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。

(1)金、银、铜常被作为钱币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的________(填字母)

A.硬度适中

B.密度适中

C.在自然界里都可得到纯净的单质

D.不活泼性

(2)提炼黄金的过程一般要使用化学药品氰化物,其直接后果是________(填字母)

①污染水体 ②破坏臭氧层 ③危害工人的生命与健康 ④破坏植被

A.①②   B.①②③

C.②④   D.①③④

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(5)在化学反应中,铜元素可表现为0、+1、+2价。在西汉古籍中曾有记载:曾青得铁则化为铜[即:曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式:_____________

(6)铜器表面有时会生成铜绿[Cu2(OH)2CO3],这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物反应的化学方程式:__________________________________________

 

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