消耗氢氧化钠为2体积,则n(H+):n(Al3+):n(NH4+)=1:1:2,由电荷守恒可知,n(H+):n(Al3+):n(NH4+):n(SO42-)=1:1:2:3,故c(H+):c(Al3+):c(NH4+):c(SO42-)=1:1:2:3。
14.简要回答下列问题
(1)医疗上,常用胃舒平[主要成分Al(OH)3]来治疗胃酸(主要成分盐酸)过多,其理由是__________(用离子方程式表示)。
(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液的原因是__________(用化学方程式表示)。
(3)工业制备漂白粉原理是__________(用化学方程式表示)。
(4)人们常用雕花玻璃装饰房间。在玻璃上雕花时发生反应的化学方程式是__________。 (5)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,向其中通入过量的CO2,会出现软而透明的凝胶胶体,其化学方程式是__________。
【答案】3H++Al(OH)3=Al3++3H2O Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;
2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑ 2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3 【解析】 【分析】
玻璃的主要成分之一为二氧化硅,它是酸性氧化物,不能与硫酸、硝酸、盐酸等发生反应,但能与氢氟酸发生反应。不过,二氧化硅与氢氟酸反应,表现的不是酸性氧化物的性质,是氢氟酸特有的性质。 【详解】
(1)胃舒平中的Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应,生成氯化铝和水,其理由是3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;
答案为:3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;
(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液,因为铝表面的Al2O3与NaOH反应后,里面的Al与NaOH溶液继续反应,化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑;
答案为:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑; (3)工业上利用氯气与石灰乳反应生产漂白粉,反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O; 答案为:2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
(4)在玻璃上雕花是利用氢氟酸与玻璃中的SiO2发生复分解反应,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O; 答案为:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
(5)向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2,会出现软而透明的硅酸凝胶和NaHCO3,反应的化学方程式为Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3; 答案为:Na2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3。 【点睛】
“向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2”,若不注意审题,我们很容易写成
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3,解题时,对关键词“过量”一定要引起高度重视。
15.2024年诺贝尔化学奖颁给了日本吉野彰等三人,以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如图:
已知:Ksp[Mg(OH)2]=10-11,Ksp[Al(OH)3]=10-33,Ksp[Fe(OH)3]=10-38 回答下列问题:
(1)为鉴定某矿石中是否含有锂元素,可以采用焰色反应来进行鉴定,当观察到火焰呈__,可以认为该矿石中存在锂元素。 a.紫红色 b.紫色 c.黄色
(2)锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,其氧化物的形式为__。 (3)为提高“酸化焙烧”效率,常采取的措施是__。
(4)向“浸出液”中加入CaCO3,其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸,控制pH使Fe3+、A13+完全沉淀,则pH至少为__。(已知:完全沉淀后离子浓度低于1×l05)mol/L) (5)“滤渣Ⅱ”的主要化学成分为___。
(6)“沉锂”过程中加入的沉淀剂为饱和的__溶液(填化学式);该过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+,可将其加入到“__”步骤中。
(7)Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温下焙烧生成钴酸锂的化学方程式为__。 Al2O3·4SiO2 将矿石粉碎(搅拌、升高温度) 4.7 Mg(OH)2,CaCO3 【答案】a Li2O·
Na2CO3 净化 6Li2CO3+4Co3O4+O2=12Li2CoO2+6CO2 【解析】 【分析】
锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、CaO、MgO等)为原料来制取钴酸锂(LiCoO2),加入过量浓硫酸溶解锂辉矿,加入碳酸钙除去过量的硫酸,并使铁离子、铝离子沉淀完全,然后加入氢氧化钙和碳酸钠沉淀镁离子和钙离子,过滤得到溶液中主要是锂离子的溶液,滤液蒸发浓缩得20%Li2S,加入碳酸钠沉淀锂离子生成碳酸锂,洗涤后与Co3O4高温下焙烧生成钴酸锂,据此分析解题。 【详解】
(1)焰色反应常用来检测金属元素,钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色,利用排除法可以选出锂元素的焰色为紫红色,故答案为a;
(2)锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,在原子简单整数比不变的基础上,其氧化物的形式为Li2O?Al2O3?4SiO2;
(3)“酸化焙烧”时使用的是浓硫酸,为提高“酸化焙烧”效率,还可采取的措施有将矿石细
磨、搅拌、升高温度等;
(4)根据柱状图分析可知,Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的Ksp,那么使Al3+完全沉淀pH大于
?331?10Fe的Al(OH)3的Ksp=c(Al)×c(OH)=1×10,c(OH)=3mol/L=1×10-3?=3?5c?Al?1?103+
3+
3
--33
-9.3
Kwmol/L,则c(H+)=1×10-4.7mol/L,pH=4.7,即pH至少为4.7;
(5)由分析知,“滤渣Ⅱ”的主要化学成分为Mg(OH)2和CaCO3;
(6)根据“沉锂”后形成Li2CO3固体,以及大量生产的价格间题,该过程中加入的沉淀剂为饱和Na2CO3溶液;该过程得的“母液“中仍含有大量的Li+,需要从中2提取,应回到“净化“步隳中循环利用;
(7)Li2CO3与Co3O4在敝口容器中反应生成LiCoO2时Co元素的化合价升高,因此推断空气中O2参与反应氧化Co元素,化字方程式为6Li2CO3+4Co3O4+O2 【点睛】
硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下:a.氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物→较活发金属氧化物→二氧化硅→水,不同氧化物间以“?”隔开;b.各元素的化合价保持不变,且满足化合价代数和为零,各元素原子个数比符合原来的组成;c.当计量数配置出现分数时应化为整数。
12LiCoO2+6CO2。