（2013•济南一模）某研究性学习小组用不纯的氧化铝（杂质为Fe2O3）为原料，设计了冶炼铝的以下工艺流程（部分反应产物
（2013•济南一模）某研究性学习小组用不纯的氧化铝（杂质为Fe2O3）为原料，设计了冶炼铝的以下工艺流程（部分反应产物没有标出）：
（1）试剂X的化学式为______，反应Ⅰ的离子方程式是______．实验室配置480mL 1mol•L-1 X的溶液必须用到玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管外，还有______．常用来可以标定所配X的溶液浓度是否准确的实验名称是______．
（2）按照方案设计，试剂Z的作用是调节溶液的pH，以生成沉淀b[Fe（OH）3]．从试剂工业的角度，你认为方案______更合理，理由是______．
（3）已知N为氨气，实验室中还可以用下图装置制取氨气并进行氨气喷泉实验．
①仪器A的名称是______，装置中A口部和B口部之间联通导气管的作用是______．
②若用此装置制备N气，若A中盛有浓氨水，则B装置中的固体试剂不可以选用下列的______（填字母序号）．
a．生石灰b．烧碱c．胆矾d．碱石灰
（4）室温下，在a mol•L-1的（NH4）2SO4水溶液中pH=5，存在着平衡NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+，则该平衡常数的表达式为
（用含代数a的较为精确地数字表达式表示，不必化简，不做近似运算）．
（1）试剂X的化学式为______，反应Ⅰ的离子方程式是______．实验室配置480mL 1mol•L-1 X的溶液必须用到玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管外，还有______．常用来可以标定所配X的溶液浓度是否准确的实验名称是______．
（2）按照方案设计，试剂Z的作用是调节溶液的pH，以生成沉淀b[Fe（OH）3]．从试剂工业的角度，你认为方案______更合理，理由是______．
（3）已知N为氨气，实验室中还可以用下图装置制取氨气并进行氨气喷泉实验．
①仪器A的名称是______，装置中A口部和B口部之间联通导气管的作用是______．
②若用此装置制备N气，若A中盛有浓氨水，则B装置中的固体试剂不可以选用下列的______（填字母序号）．
a．生石灰b．烧碱c．胆矾d．碱石灰
（4）室温下，在a mol•L-1的（NH4）2SO4水溶液中pH=5，存在着平衡NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+，则该平衡常数的表达式为
| 10−5×(10−5−10−9) |
| 2a+10−9−10−5 |
| 10−5×(10−5−10−9) |
| 2a+10−9−10−5 |
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解题思路：（1）方案一：由溶液a通入过量的M生成氢氧化铝沉淀、碳酸氢钠可知，溶液a中含有偏铝酸根、气体M为二氧化碳，故试剂X为氢氧化钠溶液，反应I为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与水；
实验室没有480mL容量瓶，应选择500mL容量瓶，配制500mL1mol•L-1 NaOH的溶液需要玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管、500mL容量瓶；
可以利用中和滴定方法以标定所配NaOH溶液浓度是否准确；
（2）方案二：由溶液c通入过量的N生成氢氧化铝沉淀、硫酸铵可知，溶液c中含有铝离子、N为氨气，故试剂Y为硫酸，溶液b中含有硫酸铝、硫酸铁，调节PH值，是铁离子转化为氢氧化铁，过滤后，再向滤液中加入过量的氨水沉淀铝离子，
与方案一相比较，方案一步骤少，操作简单；
（3）①、仪器A是分液漏斗，装置中A口部和B口部之间联通导气管的作用是：平衡内外压强，防止分液漏斗堵塞；
②、A中盛有浓氨水，存在平衡NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-，则B装置中的固体试剂为可溶性碱或能与水反应的碱性氧化物；
（4）根据Kw计算溶液中c（OH-），根据电荷守恒计算溶液中c（NH4+），根据物料守恒计算溶液中c（NH3•H2O），代入平衡常数表达式计算．
实验室没有480mL容量瓶，应选择500mL容量瓶，配制500mL1mol•L-1 NaOH的溶液需要玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管、500mL容量瓶；
可以利用中和滴定方法以标定所配NaOH溶液浓度是否准确；
（2）方案二：由溶液c通入过量的N生成氢氧化铝沉淀、硫酸铵可知，溶液c中含有铝离子、N为氨气，故试剂Y为硫酸，溶液b中含有硫酸铝、硫酸铁，调节PH值，是铁离子转化为氢氧化铁，过滤后，再向滤液中加入过量的氨水沉淀铝离子，
与方案一相比较，方案一步骤少，操作简单；
（3）①、仪器A是分液漏斗，装置中A口部和B口部之间联通导气管的作用是：平衡内外压强，防止分液漏斗堵塞；
②、A中盛有浓氨水，存在平衡NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-，则B装置中的固体试剂为可溶性碱或能与水反应的碱性氧化物；
（4）根据Kw计算溶液中c（OH-），根据电荷守恒计算溶液中c（NH4+），根据物料守恒计算溶液中c（NH3•H2O），代入平衡常数表达式计算．
（1）方案一：由溶液a通入过量的M生成氢氧化铝沉淀、碳酸氢钠可知，溶液a中含有偏铝酸根、气体M为二氧化碳，故试剂X为NaOH溶液，反应I为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与水，离子方程式为：Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，
实验室没有480mL容量瓶，应选择500mL容量瓶，配制500mL1mol•L-1 NaOH的溶液需要玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管、500mL容量瓶，故缺少500mL容量瓶，
可以利用中和滴定方法以标定所配NaOH溶液浓度是否准确；
故答案为：NaOH；Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；500mL容量瓶；中和滴定；
（2）方案二：由溶液c通入过量的N生成氢氧化铝沉淀、硫酸铵可知，溶液c中含有铝离子、N为氨气，故试剂Y为硫酸，溶液b中含有硫酸铝、硫酸铁，调节PH值，是铁离子转化为氢氧化铁，过滤后，再向滤液中加入过量的氨水沉淀铝离子，
与方案一相比较，方案一步骤少，操作简单，故方案一更合理，
故答案为：方案一；步骤少，操作简单；
（3）①、仪器A是分液漏斗，装置中A口部和B口部之间联通导气管的作用是：平衡分液漏斗内外压强，防止分液漏斗堵塞，
故答案为：分液漏斗；平衡内外压强，防止分液漏斗堵塞；
②、A中盛有浓氨水，与生石灰、烧碱、碱石灰混合，放出大量的热，溶液中氢氧根离子浓度增大，利用氨气逸出，产生大量的氨气，氨水与胆矾反应生成氢氧化铜沉淀，不能产生氨气，故c不能可以，
故答案为：c；
（4）室温下，在a mol•L-1的（NH4）2SO4水溶液中pH=5，溶液中c（H+）=10-5mol/L，故溶液中c（OH-）=10-9mol/L，根据电荷守恒有：c（NH4+）+c（H+）=c（OH-）+2c（SO42-），即c（NH4+）+10-5mol/L=10-9mol/L+2amol/L，则c（NH4+）=（2a+10-9-10-5）mol/L，根据物料守恒计算溶液中c（NH3•H2O）=2amol/L-（2a+10-9-10-5）mol/L=（10-5-10-9）mol/L，故NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+的平衡常数的表达式为
10−5×(10−5−10−9)
2a+10−9−10−5，
故答案为：
10−5×(10−5−10−9)
2a+10−9−10−5．
点评：
本题考点： 制备实验方案的设计；化学平衡常数的含义；氨的化学性质．
考点点评： 本题以框图题形式考查铝、铁的化合物的性质、对工艺流程的理解、氨气的制备与性质、水解平衡常数计算等，难度中等，清楚工艺流程原理是解题的关键，是对知识迁移的综合运用，（4）中计算注意守恒的利用．
1年前
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