铝是重要的金属材料,铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示;
请回答下列问题:
(1)固体a的化学式为 ,Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为 。
(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为 ,从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称) 、冷却结晶、过滤洗涤。
(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3,需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm-1 L(保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝,通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1,则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为 。
MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验,其流程如下:
(1)第①步加稀H2SO4时,粗MnO2样品中的 (写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式是 +ClO3-+ =MnO2↓+Cl2↑+ 。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、 、 、 ,已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH,则一定还含有 (写化学式)。
(4)若粗MnO2样品的质量为12.69 g,第①步反应后,经过滤得到8.7 g MnO2,并收集到0.224 L CO2(标准状况下),则在第②步反应中至少需要 mol NaClO3。
四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下:
回答下列问题:
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:
2Fe3++Fe=3Fe2+
2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O
Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是 。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在 范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质,还可制得钛白粉。已知25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K= 。
(4)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式: 。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是 (只要求写出一项)。
(6)依据下表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用 方法。
| TiCl4 | SiCl4 |
熔点/℃ | -25.0 | -68.8 |
沸点/℃ | 136.4 | 57.6 |
设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )。
A.42 g C3H6中含有的共用电子对数目为8 NA
B.电解饱和食盐水时,当0.1 mol NaCl反应时,转移的电子数为0.1 NA
C.常温常压下,22.4 L N2和O2的混合气体中含有的分子数目为NA
D.1 L 0.01 mol·L-1 KAl(SO4)2溶液中含有的阳离子数目为0.02 NA
设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 ( )。
A.25 ℃,1 L pH=1的稀硫酸中含有的H+数为0.1 NA
B.标准状况下,224 mL水含有的电子数为0.1 NA
C.常温常压下,0.56 L甲烷中含有的共价健数为0.1 NA
D.0.15 mol NO2与水完全反应时转移的电子数为0.15 mol NA
设NA为阿伏加德罗常的值。下列叙述正确的是( )。
A.0.05 mol熔融的NaHSO4中含有的阳离子数为0.10 NA
B.25 ℃,pH=12的1 L氨水中含有的OH-数为0.01 NA
C.11.2 L乙烯、乙炔的混合气体中含有的碳原子数为NA
D.5.6 g Fe与足量盐酸完全反应,转移的电子数为0.3 NA