题目内容

18．铬酸铅俗称铬黄，不溶于水．广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业．实验室模拟工业上用铬污泥（含有Cr2O3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等）制备铬黄的工艺流程如下：

（1）操作a的名称为过滤．
（2）在浸取过程中浓盐酸与Fe2O3反应的离子方程式Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O．
（3）写出加入30%H2O2过程中发生的离子反应方程式：3H2O2+2CrO2-+2OH-=2CrO42-+4H2O．
（4）加入Pb（NO3）2沉淀CrO${\;}_{4}^{2-}$时，检验沉淀是否完全的方法是：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO3）2溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全．
（5）在废液中加入10%明矾溶液发生反应的离子方程式为：Pb2++SO42-=PbSO4↓．
（6）由于+6价铬的强氧化性，其毒性是+3价铬毒性的100倍．因此，必须对含铬的废水进行处理，将含Cr2O${\;}_{7}^{2-}$的酸性废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解．阳极区生成的Fe2+和Cr2O${\;}_{7}^{2-}$发生反应，生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合生成Fe（OH）3和Cr（OH）3沉淀除去．
①请分析电解过程中溶液pH不断上升的原因：阴极上氢离子得电子生成氢气，消耗氢离子，而Cr2O72-转化为Cr3+也消耗氢离子，所以溶液的pH不断上升．
②当电路中通过3mol电子时，理论上可还原的Cr2O${\;}_{7}^{2-}$的物质的量为0.25mol．

分析 流程分析可知，铬污泥（主要成分为Cr2O3，杂质为Fe2O3、Al2O3、SiO2）为原料粉碎后在反应器中加入浓盐酸浸取，因二氧化硅不反应，经过滤可得到废渣为二氧化硅，溶液a中含有Fe3+、Al3+、Cr3+等，加入碳酸钠溶液调节pH8.5～9.5，可除去Fe3+、Al3+，得到的废渣为Al（OH）3和Fe（OH）3，在CrO22-溶液中加入过氧化氢，经氧化可得到CrO42-溶液，然后加入Pb（NO3）2溶液，可得到PbCrO4沉淀，过滤后废液中含有Pb（NO3）2，加入明矾可得到硫酸铅，以此解答该题．

解答 解：（1）由流程图可知，操作a是把溶液与不溶物分离，该操作方法为过滤，
故答案为：过滤；
（2）氧化铁是碱性氧化物，与酸反应生成盐和水，离子反应方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，
故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； 
（3）由流程图可知，加入30%H2O2的目的是在碱性条件下将CrO2-氧化为CrO42-，同时生成水，反应离子方程式为：3H2O2+2CrO2-+2OH-=2CrO42-+4H2O，
故答案为：3H2O2+2CrO2-+2OH-=2CrO42-+4H2O；
（4）检验沉淀是否完全的方法是：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO3）2溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全，
故答案为：静置分层后，取上层清液，继续滴加Pb（NO3）2溶液，无沉淀生成，说明沉淀完全；
（5）废液中含有Pb（NO3）2，废液中加入10%明矾溶液目的是将Pb2+转化为PbSO4沉淀，反应方程式为2Pb（NO3）2+KAl（SO4）2=2PbSO4↓+KNO3+Al（NO3）3，所以离子方程式为：Pb2++SO42-=PbSO4↓，
故答案为：Pb2++SO42-=PbSO4↓；
（6）①将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解，阳极上铁失电子生成二价铁离子，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2↑+2OH-，而Cr2O72-转化为Cr3+也消耗氢离子，所以溶液的pH不断上升，
故答案为：阴极上氢离子得电子生成氢气，消耗氢离子，而Cr2O72-转化为Cr3+也消耗氢离子，所以溶液的pH不断上升；
②根据得失电子守恒，列出关系式为6Fe～～6Fe2+～～Cr2O72-～～电路转移电子数为12e-，
所以当电路中通过3mol电子时，理论上可还原的Cr2O72-的物质的量为：$\frac{3}{12}$mol=0.25mol，故答案为：0.25．

点评 本题考查物质分离与提纯方法的综合应用，为高频考点，题目难度中等，明确实验目的为解答关键，注意熟练掌握物质分离与提纯方法，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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18．下列实验对应的现象及结论均正确且两者具有因果关系的选项是（　　）
选项实验现象结论
ASO2通入BaCl2溶液，然后滴入稀硝酸有白色沉淀，白色沉淀不溶于稀硝酸所得沉淀为BaSO3，后转化为BaSO4
B用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低
C将稀硫酸滴入碳酸钠溶液中产生的气体通入硅酸钠溶液有白色沉淀生成证明非金属性S＞C＞Si
D向含有淀粉的FeI2溶液中滴加足量的氯水溶液变蓝还原性：I-＞Fe2+
A．AB．BC．CD．D
9．环己酮是一种重要的有机化工原料．实验室合成环己酮的反应如下：
$→_{Na_{2}Cr_{2}O_{7}+H_{2}SO_{4}}^{55℃～69℃}$
环己醇和环己酮的部分物理性质见下表：
物质相对分子质量沸点（℃）密度（g•cm-3，20℃）溶解性
环己醇100161.10.9624能溶于水和醚
环己酮98155.60.9478微溶于水，能溶于醚
现以20mL环己醇与足量Na2Cr2O7和硫酸的混合液充分反应，制得主要含环己酮和水的粗产品，然后进行分离提纯．
分离提纯过程中涉及到的主要步骤有（未排序）：
a．蒸馏，除去乙醚后，收集151℃～156℃馏分；
b．水层用乙醚（乙醚沸点34.6℃，易燃烧）萃取，萃取液并入有机层；
c．过滤；
d．往液体中加入NaCl固体至饱和，静置，分液；
e．加入无水MgSO4固体，除去有机物中少量水．
回答下列问题：
（1）上述分离提纯步骤的正确顺序是d b e c a（填字母）．
（2）b中水层用乙醚萃取的目的是使水层中少量的有机物进一步被提取，提高产品的产量．
（3）以下关于萃取分液操作的叙述中，正确的是③．
①振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
②经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层
③分液时，需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，再打开旋塞待下层液体全部流尽时，再从上口倒出上层液体
（4）在上述操作d中，加入NaCl固体的作用是降低环己酮的溶解度，增加水层的密度，有利于分层．蒸馏除乙醚的操作中采用的加热方式为水浴加热．
（5）蒸馏操作时，一段时间后发现未通冷凝水，应采取的正确方法是停止加热，冷却后通自来水．
（6）恢复至室温时，分离得到纯产品体积为 12mL，则环己酮的产率约是60%．
6．在500℃时，把0.3mol SO2和0.2mol O2充入一个体积为10L并盛有V2O5（催化剂）的真空密闭容器中，保持温度不变，经2min后，容器内的压强不再变化，此时容器内压强减小20%．下列说法正确的是（　　）
A．该温度下此反应的平衡常数K=400
B．其他条件不变，再充入0.3mol SO2和0.2mol O2平衡时，SO2的体积分数增大
C．平衡时，SO2的转化率为95%
D．前2min SO2的平均反应速率0.02mol/（L•s）
13．实验室制备苯乙酮的化学方程式为：
制备过程中还有CH3COOH+AlCl3→CH3COOAlCl2+HCl↑等副反应．
主要实验装置和步骤如图甲：

（I）合成：在三颈瓶中加入20g无水AlCl3和30mL无水苯．为避免反应液升温过快，边搅拌边慢慢滴加6mL乙酸酐和10mL无水苯的混合液，控制滴加速率，使反应液缓缓回流．滴加完毕后加热回流1小时．
（Ⅱ）分离与提纯：
①边搅拌边慢慢滴加一定量浓盐酸与冰水混合液，分离得到有机层
②水层用苯萃取，分液
③将①②所得有机层合并，洗涤、干燥、蒸去苯，得到苯乙酮粗产品
④蒸馏粗产品得到苯乙酮．回答下列问题：
（1）仪器a的名称：干燥管；装置b的作用：吸收HCl气体．
（2）合成过程中要求无水操作，理由是防止三氯化铝和乙酸酐水解．
（3）若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶，可能导致AD．
A．反应太剧烈     B．液体太多搅不动    C．反应变缓慢     D．副产物增多
（4）分离和提纯操作②的目的是把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失．该操作中是否可改用乙醇萃取？否（填“是”或“否”），原因是乙醇与水混溶．
（5）分液漏斗使用前须检漏并洗净备用．萃取时，先后加入待萃取液和萃取剂，经振摇并放气后，将分液漏斗置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层．分离上下层液体时，应先打开上口玻璃塞_，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出．
（6）粗产品蒸馏提纯时，如图乙装置中温度计位置正确的是C，可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是AB．
3．某化学课外兴趣小组学生用如图所示的装置探究苯和液溴的反应并制备溴苯．

（1）关闭F夹，打开C夹，向装有少量苯的三颈烧瓶的A口加少量液溴，再加入少量铁屑，塞住A口，则三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为．
（2）D试管内出现的现象为紫色石蕊试液变红．
（3）在三颈烧瓶加入少量铁屑的作用为与溴反应生成FeBr3，作催化剂．
（4）三颈烧瓶右侧导管特别长，除导气外还起的作用是冷凝回流．
（5）待三颈烧瓶中的反应进行到仍有气泡冒出时松开F夹，关闭C夹，可以看到的现象是与F相连的广口瓶中NaOH溶液流入三颈烧瓶．
（6）反应结束后将三颈烧瓶中的混合物倒入有半杯水的烧杯中现象是溶液分层，上层溶液无色，下层溶液呈棕红色；过滤，得到的溴苯还含有杂质，除去该杂质的方法是向粗产品中加入NaOH溶液充分振荡，分液即可．
10．在一定温度下，将4mol SO2与2mol O2放入4L的密闭容器中，在一定条件下反应，2SO2+O2?2SO3．10min 时达到平衡状态．此时容器内压强比反应前减少20%，计算SO2的转化率为60%．
7．实验室欲配制100mL 2mol/L的KCl溶液，就配制该溶液的过程，请回答：
（1）不需要的仪器是CF．
A．烧杯  B.100mL容量瓶 C．量筒  D．胶头滴管  E．玻璃棒  F.50mL容量瓶
（2）配制时用托盘天平，应称取KCl14.9g．
（3）配制该溶液时，一般可以分为以下几个步骤：
①称量 ②计算 ③溶解 ④摇匀 ⑤转移 ⑥洗涤 ⑦定容 ⑧装瓶贴签其正确的操作顺序为②①③⑤⑥⑦④⑧
（4）若容量瓶未干燥即用来配制溶液，实验结果将无影响，若定容时俯视刻度线，实验结果将偏高．（填“偏低”“偏高”“无影响”）
8．如图所示，在一个容积固定的恒温容器中，有两个可左右滑动的密封隔板，在A、B、C分别充入等质量的X、H2、Y三种气体．当隔板静止时，A、C内的气体密度相等，下列说法不正确的是（　　）
A．摩尔质量：M（X）=M（Y）B．分子的数目：N （X）=N（Y）
C．气体的体积：V（X）=V（Y）D．物质的质量：m（X）＜n（H2）＜n（Y）

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