Question

（14分）高中化学教材介绍了钠、镁、铝、铁、氯、硫、氮、硅等元素及其化合物的知识，是其它化学知识的载体。

（1）从以上元素中选择，在自然界中有游离态存在的有         元素（填元素符号）。

（2）离子交换膜是一类具有离子交换功能的高分子材料。一容器被离子交换膜分成左右两部分，如图所示。

若该交换膜为阳离子交换膜（只允许阳离子自由通过），左边充满盐酸酸化的H₂O₂溶液，右边充满滴有KSCN溶液的FeCl₂溶液（足量），一段时间后可观察到的现象：右边       （从下列选项中选择）

A.无明显现象                    B.溶液由浅绿色变红色

C.溶液由无色变黄色               D.溶液由浅绿色变无色

左边发生反应的离子方程式：                                        ；

若该交换膜为阴离子交换膜（只允许阴离子自由通过），左边充满含2mol NH₄Al(SO₄)₂的溶液，右边充满含3mol Ba(OH)₂的溶液，当有2mol SO₄^2-通过交换膜时（若反应迅速完全），则左右两室沉淀的物质的量之比为           。

（3）某初级石墨中含SiO₂(7.8%)、Al₂O₃(5.1%)、Fe₂O₃(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质，利用相关工艺可进行提纯与综合利用。通入一定量的N₂后，在1500℃下与Cl₂充分反应得到纯化石墨与气体混合物，然后降温至80℃，分别得到不同状态的两类物质a和b。（注：石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，SiCl₄的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃。）

①若a与过量的NaOH溶液反应，可得两种盐，其中一种盐的水溶液具有粘合性，化学反应方程式为   。

②若b与过量的NaOH溶液充分反应后，过滤，所得滤液中阴离子有____________；

然后向滤液中继续加适量乙酸乙酯并加热可得沉淀，写出生成沉淀的离子方程式_____。

Answer

(1) S 、N、Fe；（2）B； 2H++2Fe2++H2O2=2H2O +2Fe3+ ；2：3。

(3) ①SiCl4+6NaOH =Na2SiO3+4NaCl+3H2O； ②Cl－、OH－、AlO2－；

CH3COOCH2CH3+AlO2‑+ 2H2O Al(OH)3↓+CH3COO-+ CH3CH2OH。

【解析】

试题分析：（1）在以上元素中有游离态存在的是硫、氮、铁，其元素符号是：S、N、Fe；（2）该交换膜为阳离子交换膜，在左边充满盐酸酸化的H2O2溶液，右边充满滴有KSCN溶液的FeCl2溶液，右边的Fe2+会通过交换膜进入到左边，在酸性条件下，H2O2会把Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式是：2H++2Fe2++H2O2=2H2O +2Fe3+；Fe3+再通过离子交换膜进入到右边，反应发生是溶液由浅绿色变为血红色，故选项是B；若该交换膜为阴离子交换膜（只允许阴离子自由通过），左边充满含2mol NH4Al(SO4)2的溶液，右边充满含3mol Ba(OH)2的溶液，当有2mol SO42-通过交换膜进入右室时，在右边发生沉淀反应形成2mol的BaSO4沉淀，就会同时有4mol的OH-进入左室，在左边会形成4/3mol的Al(OH)3沉淀，则左右两室沉淀的物质的量之比为4/3mol：2mol=2：3。（3）①初级石墨充入N2后再加入Cl2在1500℃下发生反应得到SiCl4、MgCl2、FeCl3、AlCl3，由于SiCl4的沸点为57.6℃，而金属氯化物的沸点均高于150℃。由于a与过量的NaOH溶液反应，可得两种盐，其中一种盐的水溶液具有粘合性，说明产生了Na2SiO3，则a中含有SiCl4；b中含MgCl2、FeCl3、AlCl3，发生该反应的化学反应方程式为SiCl4+6NaOH =Na2SiO3+4NaCl+3H2O；②若b与过量的NaOH溶液充分反应后，反应会产生Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀及溶液：NaAlO2、NaCl。过滤，所得滤液中阴离子有Cl－、OH－、AlO2－；然后向滤液中继续加适量乙酸乙酯，由于酯在碱性条件下发生水解反应产生乙酸和乙醇，乙酸的酸性强，和AlO2－反应形成Al(OH)3沉淀，生成沉淀的离子方程式是CH3COOCH2CH3+AlO2‑+2H2O Al(OH)3↓+CH3COO-+ CH3CH2OH。

考点：考查元素在自然界的存在、离子交换膜在物质发生反应及现象描述的应用、物质的分离、提纯及溶液成分的确定、知道水解反应的应用的知识。