题目内容

4．铬是一种银白色的金属，化学性质稳定，常用于金属加工、电镀等行业中．
工业上以铬铁矿[主要成分是Fe（CrO2）2]为原料冶炼铬及获得强氧化剂Na2Cr2O7，其工艺流程如图1所示：

（1）高温氧化时，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为7：4．
（2）Na2Cr2O7中铬元素的化合价为+6，已知Cr（OH）3为两性氢氧化物，写出其电离方程式：H++H2O+CrO2-?Cr（OH）3?Cr3++3OH-．
（3）酸化过程中，不选用盐酸的原因是盐酸中氯离子会被氧化生成氯气．
（4）固体a的主要成分是Na2SO4．10H2O，根据如图2分析操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
（5）加入Na2 S溶液反应后，硫元素全部以S2O32-的形式存在，写出生成S2O32-的离子方程式6S2-+8CrO42-+23H2O=3S2O32-+8Cr（OH）3+22OH-．
（6）写出利用铝热反应制取铬的化学方程式2Al+Cr2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Cr，试剂c通常还可以是（至少写两种）CO、C、H2等．

分析 铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将Fe（CrO2）2氧化得到Fe2O3、Na2CrO4，同时生成CO2，将得到的固体溶于水得到Na2CrO4溶液，然后过滤，向滤液中加入硫酸酸化，硫酸和Na2CrO4反应生成Na2Cr2O7和硫酸钠，通过蒸发浓缩冷却结晶，依据溶解度图象分析可知，过滤得到固体a的主要成分是Na2SO4•10H2O，溶液a为Na2Cr2O7溶液；
另一份Na2CrO4溶液中加入Na2S发生氧化还原反应，硫元素全部以S2O32-的形式存在，铬元素生成Cr（OH）3沉淀，过滤后灼烧Cr（OH）3得到Cr2O3，利用铝热反应制备金属铬，所以试剂c为Al；
（1）高温氧化时，该反应中Fe元素化合价由+2价变为+3价、Cr元素化合价由+3价变为+6价，O元素化合价由0价变为-2价，根据转移电子相等判断反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比；
（2）Na2Cr2O7中Na元素化合价为+1价、O元素化合价为-2价，根据化合物中各元素化合价代数和为0判断铬元素的化合价；Cr（OH）3为两性氢氧化物，能发生酸式电离和碱式电离；
（3）Na2CrO4溶液具有强氧化性，能氧化盐酸；
（4）从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶及过滤方法；
（5）Na2S具有还原性，能被Na2CrO4溶液氧化生成硫代硫酸根离子，同时生成Cr（OH）3；
（6）高温下，氧化铬和Al发生置换反应生成Cr，试剂c能将氧化铬还原生成Cr，所以c应该具有还原性．

解答 解：铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将Fe（CrO2）2氧化得到Fe2O3、Na2CrO4，同时生成CO2，将得到的固体溶于水得到Na2CrO4溶液，然后过滤，向滤液中加入硫酸酸化，硫酸和Na2CrO4反应生成Na2Cr2O7和硫酸钠，通过蒸发浓缩冷却结晶，依据溶解度图象分析可知，过滤得到固体a的主要成分是Na2SO4•10H2O，溶液a为Na2Cr2O7溶液；
另一份Na2CrO4溶液中加入Na2S发生氧化还原反应，硫元素全部以S2O32-的形式存在，铬元素生成Cr（OH）3沉淀，过滤后灼烧Cr（OH）3得到Cr2O3，利用铝热反应制备金属铬，所以试剂c为Al；
（1）高温氧化时，Fe（CrO2）2和碳酸钠、氧气反应氧化还原反应生成Na2CrO4、二氧化碳和氧化铁，该反应中Fe元素化合价由+2价变为+3价、Cr元素化合价由+3价变为+6价，O元素化合价由0价变为-2价，所以氧气是氧化剂、Fe（CrO2）2是还原剂，依据原子守恒、转移电子守恒配平书写化学方程式为4Fe（CrO2）2+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为7：4，
故答案为：7：4；
（2）Na2Cr2O7中Na元素化合价为+1价、O元素化合价为-2价，根据化合物中各元素化合价代数和为0得铬元素的化合价为+6价；Cr（OH）3为两性氢氧化物，能发生酸式电离和碱式电离，电离方程式为H++H2O+CrO2-?Cr（OH）3?Cr3++3OH-，
故答案为：+6；H++H2O+CrO2-?Cr（OH）3?Cr3++3OH-；
（3）Na2CrO4溶液具有强氧化性，能氧化盐酸生成氯气，所以不能用盐酸，故答案为：盐酸中氯离子会被氧化生成氯气；
（4）从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶及过滤方法，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（5）Na2S具有还原性，能被Na2CrO4溶液氧化生成硫代硫酸根离子，同时生成Cr（OH）3，离子反应方程式为6S2-+8CrO42-+23H2O=3S2O32-+8Cr（OH）3+22OH-，故答案为：6S2-+8CrO42-+23H2O=3S2O32-+8Cr（OH）3+22OH-；
（6）高温下，氧化铬和Al发生置换反应生成Cr，反应方程式为2Al+Cr2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Cr，试剂c能将氧化铬还原生成Cr，所以c应该具有还原性，则c还可以是CO、C、H2等，故答案为：2Al+Cr2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Cr；CO、C、H2等．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，涉及氧化还原反应、铝热反应、弱电解质的电离、基本实验操作等知识点，明确物质的性质、基本实验操作方法等即可解答，难点是（1）（3）题方程式的配平，题目难度中等．

练习册系列答案
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14．氯吡格雷（clopidogrel-1）是一种用于抑制血小板聚集的药物，可通过如图方法合成：

已知：①，②中氯原子较难水解．
（1）A→B的转化中存在产率低的问题，请写出该步可能存在的有机物杂质的结构简式或．
（2）E→F的反应类型是取代或酯化反应
（3）X的结构简式为．
（4）B→C反应的化学方程式．
（5）两分子E可在一定条件下反应，生成的有机产物分子中含有3个六元环，写出该反应的化学方程式．
（6）物质F的某种同分异构体满足以下条件：
①结构中存在氨基；
②苯环上有两种不同化学环境的氢；
③能发生银镜反应，其碱性条件下水解的两种产物也能发生银镜反应；
写出符合条件的一种同分异构体结构简式．
（7）已知：③，写出由乙烯、甲醇为有机原料制备化合物的合成路线流程图（无机试剂任选）．合成路线流程图示例如下：CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH2=CH2$\stackrel{Br_{2}}{→}$
15．根据原子结构的相关知识可知，不同种元素的本质区别是（　　）
A．质子数不同B．中子数不同C．电子数不同D．质量数不同
12．下列各组离子在一定条件下能够大量共存的是（　　）
A．无色溶液：Cu2+、K+、MnO4-、SO42-
B．能溶解Al2O3的溶液：Na+、Ca2+、HCO3-、NO3-
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19．草酸亚铁晶体（FeC2O4•2H2O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，也常用作分析试剂及显影剂等，其制备流程如下：

（1）配制（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O溶液时，需加少量硫酸，目的是抑制Fe2+水解．
（2）沉淀时发生反应的化学方程式为（NH4）2Fe（SO4）2+H2C2O4+2H2O=FeC2O4•2H2O↓+H2SO4+（NH4）2SO4．
（3）向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，发现溶液的颜色由紫红色变为棕黄色，同时有气体生成．这说明草酸亚铁晶体具有还原（填“氧化”或“还原”）性．若反应中消耗1mol FeC2O4•2H2O，则参加反应的n（KMnO4）为0.6 mol．
（4）称取3.60g草酸亚铁晶体（摩尔质量是180g•mol-1）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示：

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为FeC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC2O4+2H2O．
②300℃时剩余固体是铁的一种氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式草酸亚铁晶体中的铁元素质量为：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，
氧化物中氧元素的质量为：1.60g-1.12g=0.48g，
铁元素和氧元素的质量比为：1.12g：0.48g=7：3，
设铁的氧化物的化学式为FexOy，
则有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
铁的氧化物的化学式为Fe2O3．（写出计算过程）．
9．为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质在水中的溶解性如下：
物质VOSO4V2O5NH4VO3（VO2）2SO4
溶解性可溶难溶难溶易溶
回答下列问题：
（1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式3V2O5+10Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$5Al2O3+6V．
（2）图中所示滤液中含钒的主要成分为VOSO4（写化学式）．
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式NH4++VO3-=NH4VO3↓；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度．根据如图判断最佳控制氯化铵系数和温度为4、80℃．

（4）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式为2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O；
（5）全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2++V2++2H+$?_{充电}^{放电}$VO2++H2O+V3+，电池充电时阳极的电极反应式为VO2++H2O-e-=VO2++2H+．
16．如表为元素周期表中短周期的一部分，关于A、B、C、D、E的说法正确的是（　　）
A
BC
DE
A．E的单质可与D的氢化物反应制得D的单质，所以非金属性：E＞D
B．对应的离子半径：E＞D＞C
C．对应氢化物的熔沸点：B＞D，因为B的氢化物分子内存在氢键
D．B、C、D、E四种元素中，C的最高价氧化物对应的水化物酸性最强
13．反应C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）在一密闭容器中进行，下列条件的改变，能使反应速率减小的是（　　）
A．减少炭的量B．保持体积不变，增加水蒸气的量
C．将容器体积缩小一半D．保持压强不变，充入Ne
14．下列各组物质不属于同分异构体的是（　　）
A．2，2一二甲基丙醇和2一甲基丁醇B．邻氯甲苯和对氯甲苯
C．2一甲基丁烷和戊烷D．1-丁烯与2-甲基丁烯

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