题目内容

12．铜、铬都是用途广泛的金属．工业上利用电镀污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质）回收金属铜和铬的流程如图1，CaSO4的溶解度曲线如图2．
已知：部分物质沉淀的pH如表：
Fe3+Cu2+Cr3+
开始沉淀pH2.14.74.3
完全沉淀pH3.26.7a
请回答下列问题：
（1）滤液I中所含溶质主要有Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4（填化学式）．
（2）第②步操作中，先加人Ca（OH）2调节溶液的pH，调节范围为3.2＜pH≤4.3，然后将浊液加热至80℃趁热过滤，所得滤渣Ⅱ的成分为Fe（OH）3、CaSO4．
（3）第③步操作中，发现除了生成砖红色沉淀外，还产生了无色刺激性气味的气体．写出该步骤中发生反应的离子方程式2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O．
（4）当离子浓度≤1×10-5mol•L-1时，可以认为离子沉淀完全．第④步操作中，若要使Cr3+完全沉淀，则室温下溶液中a的最小值经计算为5.6．则得出该值时还必须提供的数据是：溶度积常数．
（5）Cr（OH）3受热分解为Cr2O3，用铝热法可以冶炼金属铬．写出铝热法炼铬的化学方程式：Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Cr．

分析 向泥料中加入稀硫酸，发生反应Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，然后过滤得到滤渣I和滤液I，滤液I中溶质为Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4，向滤液中加入Ca（OH）2，并调节溶液pH，根据流程图中滤液II中含有Cr3+、Cu2+，不含 Fe3+，说明滤渣II中含有Fe（OH）3，硫酸钙属于微溶物，所以沉淀II成分为Fe（OH）3、CaSO4，要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+发生沉淀，根据离子生成沉淀需要pH值知，溶液的pH范围为3.2-4.3之间；向滤液中加入NaHSO3，亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O，硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫，离子方程式为2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O，过滤得到Cu2O，向滤液中加入NaOH并调节溶液pH，发生反应Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓，滤液IV中含有NaOH、Na2SO4，以此来解答．

解答 解：向泥料中加入稀硫酸，发生反应Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，然后过滤得到滤渣I和滤液I，滤液I中溶质为Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4，向滤液中加入Ca（OH）2，并调节溶液pH，根据流程图中滤液II中含有Cr3+、Cu2+，不含 Fe3+，说明滤渣II中含有Fe（OH）3，硫酸钙属于微溶物，所以沉淀II成分为Fe（OH）3、CaSO4，要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+发生沉淀，根据离子生成沉淀需要pH值知，溶液的pH范围为3.2-4.3之间；向滤液中加入NaHSO3，亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O，硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫，离子方程式为2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O，过滤得到Cu2O，向滤液中加入NaOH并调节溶液pH，发生反应Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓，滤液IV中含有NaOH、Na2SO4，
（1）由上述分析可知，滤液I中所含溶质主要有Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4，故答案为：Fe2（SO4）3、Cr2（SO4）3、CuSO4；
（2）第②步操作中，先加人Ca（OH）2调节溶液的pH，除去Fe3+，由表格中pH可知，调节范围为3.2＜pH≤4.3，铁离子转化为沉淀，且硫酸钙微溶，然后将浊液加热至80℃趁热过滤，所得滤渣Ⅱ的成分为Fe（OH）3、CaSO4，故答案为：3.2＜pH≤4.3；Fe（OH）3、CaSO4；
（3）亚硫酸氢钠具有还原性、铜离子具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成硫酸和砖红色沉淀Cu2O，硫酸和亚硫酸氢根离子反应生成二氧化硫，则③步骤中离子方程式为2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O，
故答案为：2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O；
2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+ （2分） HSO3-+H+=SO2↑+H2O（2分）
（4）当离子浓度≤1×10-5mol•L-1时，可以认为离子沉淀完全，若要使Cr3+完全沉淀，则c（Cr3+）≤1×10-5mol•L-1，pH=-lg2.5×10-6=5.6，c（H+）=2.5×10-6mol/L，c（OH-）=$\frac{1{0}^{-14}}{2.5×1{0}^{-6}}$=4.0×10-9 mol/L，则c（OH-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$mol/L=4.0×10-9 mol/L，则则得出该值时还必须提供的数据为溶度积常数，
故答案为：溶度积常数；
（5）铝热法炼铬的化学方程式为Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Cr，故答案为：Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Cr．

点评 本题考查物质的分离和提纯综合应用，为高考高频点，涉及难溶物的溶解平衡、金属冶炼、基本实验操作等知识点，侧重分析、计算及实验操作能力D的考查，注意流程图中涉及的反应、基本操作，难点是溶度积常数计算，题目难度中等．

练习册系列答案
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2．下列有关反应速率的说法正确的是（　　）
A．用铁片和稀硫酸反应制氢气时，滴入几滴硫酸铜溶液可以加快反应速率
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C．SO2的催化氧化反应是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率变慢
D．100 mL 2 mol•L-1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
3．能说明醋酸是弱电解质的是：（　　）
①pH=2的醋酸溶液稀释至体积为原来的100倍后pH＜4  
②稀的醋酸溶液中加入少量的醋酸铵固体，溶液的酸性减弱（醋酸铵溶于水显中性） 
③可以用食醋清除热水瓶内的水垢．
A．①③B．①②C．②③D．全部
20．下列物质在一定条件下能够与硫黄发生反应，且硫做还原剂的是（　　）
A．O2B．FeC．H2D．Hg
7．下列实验中，不能观察到明显的变化的是（　　）
A．把氯气通入FeCl2溶液中
B．把绿豆大的钾投入水中
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17．碘酸钾作为食盐-碘添加剂，而碘化钾则是化工生产中一种重要原料．还原法生产碘化钾是由碘与氢氧化钾反应生成碘酸钾后，用甲酸还原而得，其主要流程如图

请回答下列问题：
（1）判断“合成”过程中，碘是否已完全反应的方法是取少量反应后的混合液于试管中，滴入几滴淀粉溶液，若溶液未变蓝，则证明碘已完全反应，反之则未完全反应．
（2）实验室中，过滤操作要求“一贴二低三靠”，其中“三靠”是指盛有被过滤液体的烧杯注液口紧靠玻璃棒、玻璃棒下端紧靠三层滤纸处、漏斗下端尖口紧靠烧杯内壁．操作a 包括“蒸发浓缩、冷却结晶”是依据KI具有何种性质：碘化钾在水中的溶解度随温度的影响较大．
（3）．写出“合成”过程中，HCOOH参与的离子反应方程式：3HCOOH+IO3-=I-+3H2O+3CO2↑．
（4）．测定产品中KI含量的方法是：
a．称取3.340g样品、溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL溶液于锥形瓶中，加入足量KIO3，用少量稀硫酸酸化所，使KIO3与KI反应完全；
c．以淀粉为指示剂，用0.2400mol/L的Na2S2O3溶液滴定，消耗溶液体积平均值为10.00mL．
已知：IO3-+I-+H+=I2+H2O（未配平），I2+2S2O32-=2I-+S4O62-．
①测定过程所需仪器在使用前必须检查是否漏液的有250mL容量瓶、滴定管．
②该样品中KI的质量分数为99.4%．（保留3位有效数字）
4．将Cl2通入适量KOH溶液，产物中可能有KCl、KClO、KClO3，且$\frac{c（C{l}^{-}）}{c（Cl{O}^{-}）}$ 的值与温度高低有关．当n（KOH）=a mol时，下列有关说法正确的是（　　）
A．若某温度下，反应后$\frac{c（C{l}^{-}）}{c（Cl{O}^{-}）}$=11，则溶液中$\frac{c（Cl{O}^{-}）}{c（Cl{O}_{3}^{-}）}$=$\frac{1}{5}$
B．参加反应的被还原的氯气为$\frac{1}{4}$amol
C．改变温度，反应中转移电子的物质的量ne的范围：$\frac{1}{2}$amol≤ne≤$\frac{5}{6}$amol
D．改变温度，产物中KClO3的最大理论产量为$\frac{5}{6}$amol
1．在2A+B?3C+5D反应中，表示该反应速率最快的是（　　）
A．υ（A）=0.2mol/（L•s）B．υ（B）=0.3 mol/（L•s）C．υ（C）=0.8 mol/（L•s）D．υ（D）=1 mol/（L•s）
2．某元素的3p能级上有两个未成对电子，因此其（　　）
A．第三电子层上有4个电子B．最高正价为+2
C．最高正价为+4D．第二电子层没有未成对电子

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