题目内容

18．以铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产化工原料红矾钠（主要成分为重铬酸钠：Na2Cr2O7•2H2O），其主要工艺流程如下：

查阅资料得知：在碱性条件下，某些氧化剂能将Cr3+转化为CrO42-．
回答下列问题：
（1）为了提高铬铁矿中Cr3+的浸出率，可采取的措施有（填两项）：适当升高溶液温度、将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等．
（2）实验室中操作①②中用到的硅酸盐质的主要仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗（填仪器名称）．
（3）固体A中含有的物质是SiO2，固体C中含有的物质是Al（OH）3 和Fe（OH）3．
（4）写出溶液D转化为溶液E过程中反应的离子方程式10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O．
（5）酸化过程是使CrO42-转化为Cr2O72-，写出该反应的离子方程式2H++2CrO42-=Cr2O72-+H2O．
（6）将溶液F经过下列操作：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠．

分析 铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质），加入过量稀硫酸，固体A为SiO2，溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+，在B中加入氧化剂，可生成Fe3+，调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+，生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，即固体C，溶液D含有Cr3+，在溶液D中加入H2O2和NaOH，发生氧化还原反应，溶液E含有Na2CrO4，酸化可得Na2Cr2O7，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶过滤，洗涤干燥可得Na2Cr2O7•2H2O．
（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是延长浸取时间、升高温度增大物质溶解度，增大接触面积或加快搅拌速度等措施；
（2）实验室中操作①②为过滤，根据过滤的操作过程和仪器组装来判断用到什么仪器，硅酸盐质的主要仪器指玻璃仪器；
（3）FeO、Cr2O3、Al2O3和硫酸反应生成可溶性的盐，SiO2和硫酸不反应，通过I氧化、Ⅱ除铁、铝，所以固体C中含有的物质是氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；
（4）溶液D转化为溶液E过程为Cr3+、被过氧化氢氧化成CrO42-的过程，依据离子反应方程式书写规则书写；
（5）在酸性环境下，CrO42-与H+离子反应生成Cr2O72-据此来书写方程式；
（6）将溶液F经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即得红矾钠．

解答 解：铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质），加入过量稀硫酸，固体A为SiO2，溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+，在B中加入氧化剂，可生成Fe3+，调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+，生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，即固体C，溶液D含有Cr3+，在溶液D中加入H2O2和NaOH，发生氧化还原反应，溶液E含有Na2CrO4，酸化可得Na2Cr2O7，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶过滤，洗涤干燥可得Na2Cr2O7•2H2O．
（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是：延长浸取时间、加快溶解速度、将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等措施，
故答案为：适当升高溶液温度；将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等；
（2）实验室中操作①②都为过滤，过滤时需要制作过滤器的漏斗、固定仪器的铁架台、引流用的玻璃棒、承接滤液的烧杯，所以过滤操作时用到的硅酸盐质的主要仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（3）铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质），加入过量稀硫酸，FeO+H2SO4=FeSO4+H2O，Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O，Cr2O3+3H2SO4=Cr2（SO4）3+3H2O，SiO2和硫酸不反应，固体A为SiO2，溶液B中含有Cr3+、Al3+、Fe2+，在B中加入氧化剂，可生成Fe3+，调节溶液pH可除去Fe3+、Al3+，生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，即固体C，
故答案为：SiO2；Al（OH）3 和Fe（OH）3；
（4）溶液D含有Cr3+，在溶液D中加入H2O2和NaOH，发生氧化还原反应，Cr3+～CrO42-，铬化合价（+3→+6），H2O2～H2O，氧化合价（-1→0），反应为：10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O，
故答案为：10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O；
（5）酸化使CrO42-转化为Cr2O72-，反应的离子方程式为2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O，故答案为：2H++2CrO42-=Cr2O72-+H2O；
（6）溶液E含有Na2CrO4，酸化可得Na2Cr2O7，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶过滤，洗涤干燥可得Na2Cr2O7•2H2O，故答案为：过滤；洗涤．

点评 本题考查了物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，注意把握题干信息的分析理解，操作步骤的注意问题和基本操作方法是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
1．据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇（CH3CH2OH）已成为现实：2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（g）．下列叙述错误的是（　　）
A．使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
B．升高温度，该反应平衡常数K一定增大
C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率
2．下列电离方程式错误的是（　　）
A．（NH4）2SO4溶于水（NH4）2SO4═2NH4++SO42-
B．H3PO4溶于水H3PO4?3H++PO43-
C．HF溶于水HF?H++F
D．NaHS溶于水NaHS═Na++HS-，HS-?H++S2-
6．硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料．实验中可将适量浓硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体（装置如图1所示）．
（1）配制质量分数20%的硫酸需要100mL 98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm3）和717.6ml蒸馏水．配制所需仪器除烧杯、量筒、胶头滴管外，还需要的仪器玻璃棒．
（2）图2是图1的改进装置，为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
方案1：以空气为氧化剂．将铜粉在某仪器A中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应．反应后，过滤、蒸发、结晶等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4•5H2O晶体．
方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加Fe2（SO4）3，即发生反应．反应完全后向其中先加物质甲、后加物质乙，取样检验后，过滤、蒸发、结晶，滤渣可循环使用．[已知Fe（OH）2、Fe（OH）3和Cu（OH）2完全沉淀时的pH分别为9.6、3.7、6.4．]
（3）方案1中的A仪器名称是坩埚．
（4）方案2中物质甲可以是f （选填答案编号，下同），物质乙可以是bc．
a．Cu     b．CuCO3      c．CuO        d．氨水     e．氯水     f．双氧水
（5）用铜粉制硫酸，上述方案1、方案2都不是十分理想，一种更符合绿色化学理念的是在氧气存在时用热稀硫酸与铜反应，其化学方程式是：2Cu+O2+2H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO4+2H2O．
13．Fridel-Crafts反应：ArH+RX$\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$ArR+HX；△H＜0（Ar表示苯基）是向苯环上引入烷基方法之一．某化学兴趣小组在实验室先利用叔丁醇与盐酸反应制得叔丁基氯（沸点50.7℃），再利用Fridel-Crafts反应制备对叔丁基苯酚（熔点99℃）．反应流程如图所示：

（1）分液用到的主要仪器是分液漏斗．
（2）对有机层依次用饱和碳酸氢钠和蒸馏水洗涤，饱和碳酸氢钠的作用是除去叔丁基氯粗产物中的HCl．
通过蒸馏操作可将叔丁基氯粗产物转化为较为纯净的叔丁基氯．
（3）写出本实验中反应②的化学方程式：+（CH3）3CCl $\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$+HCl．
该反应用冷水浴控制适当温度，其原因是Fridel-Crafts反应是放热反应，反应过程中溶液温度容易升高，且生成大量的HCl气体，而叔丁基氯的沸点只有50.7℃，若不注意及时冷却就会使叔丁基氯的蒸气被大量的HCl气体带走而影响产率．
（4）对叔丁基苯酚有时候呈现紫色，原因可能是一部分对叔丁基苯酚被空气中的氧气所氧化．
3．硫酸锌是制备荧光粉的原料之一．工业上由锌白矿（主要成分是ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO4•7H2O的流程如下．

已知：常温下，溶液中的Fe3+、Zn2+、Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀的pH分别为：3.7，6.5，9，7．
（1）浸取过程中提高浸出效率可采用的措施有将矿石粉碎或提高浸取温度或适当增加酸的浓度等（任答一条），ZnO和硫酸反应的化学方程式为ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O．
（2）加入适量锌粉的作用为：①使溶液中的Fe3+转化为Fe2+；②除去Cu2+．
（3）氧化过程中H2O2发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O．
（4）加入适量Ca（OH）2调节溶液pH，促进Fe3+水解，Fe3+水解反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$，Ca（OH）2不能过量的原因是防止生成Zn（OH）2．
10．高锰酸钾是锰的重要化合物和常用氧化剂，在实验室和医疗上有非常广泛的应用．图1是工业上用软锰矿（主要含MnO2）制备高锰酸钾晶体的一种工艺流程：

（1）操作Ⅱ的名称是过滤，实验室进行该操作须用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）反应②的产物中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是2：1；
（3）反应②中“酸化”时不能选择下列酸中的a（填字母序号）
a．稀盐酸     b．稀硫酸      c．稀醋酸
（4）用如图2所示的装置进行电解，在通电一段时间后，铁电极的质量增加．
①写出乙中两极发生的电极反应式．
阴极：Ag++e-=Ag；
阳极：Ag-e-=Ag+．
②写出甲中发生反应的化学方程式：2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4．
③C（左）、C（右）、Fe、Ag 4个电极上析出或溶解物质的物质的量之比是2：1：4：4．
7．某同学以甘蔗渣为原料用水解-氧化-水解循环进行制取草酸并探究测定草酸晶体（H2C2O4•xH2O）的某些性质．通过查阅资料可知：草酸易溶于水，是一种重要的化工原料，广泛用于药物生产、高分子合成等工业，草酸晶体受热到100℃时失去结晶水，成为无水草酸．157℃时大量升华，并开始分解；草酸蒸气在低温下可冷凝为固体；草酸钙不溶于水，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊．

请跟据以上信息回答下列问题：
（1）图1中①②的氧化-水解过程是在图2的装置中进行的，指出装置B的名称三颈烧瓶．
（2）图1中①②的氧化-水解过程中，在硝酸用量、反应的时间等条件均相同的情况下，改变反应温度以考察反应温度对草酸收集率的影响，结果如图3所示，请选择最佳的反应温度为70℃．
（3）请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置（草酸晶体分解装置略，连接导管略去）

请回答下列问题：
①装置的连接顺序为：A→（　　）→D→（　　）→B→D 
②实验时，在点燃B处酒精灯之前，应进行的操作是通入混合气体一段时间，排除体系中的空气，防止加热时CO发生爆炸．
③整套装置存在不合理之处为没有一氧化碳尾气处理装置．
（4）草酸亚铁在工业中有重要重要，草酸可以制备草酸亚铁，步骤如下：
称取FeSO4•7H2O固体于小烧杯中加入水和少量稀H2SO4溶液酸化，加热溶解．向此溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，将混合溶液加热至沸，不断搅拌，以免暴沸，待有黄色沉淀析出并沉淀后，静置．倾出上层清液，再加入少量水，并加热，过滤，充分洗涤沉淀，过滤，用丙酮洗涤两次并晾干．（丙酮易挥发）
①生成的草酸亚铁需充分洗涤沉淀，检验是否洗涤完全的方法是取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
②用丙酮洗涤固体两次的目的是降低草酸亚铁的溶解量，同时更快洗去表面的水分．
8．反应A（g）+B（g）═C（g），在5s内A的浓度由6.0mol/L变成2.0mol/L，此5s内用C表示的反应速率为（　　）
A．0.8mol/（L．s）B．2.0mol/（L．s）C．4.0mol/（L．s）D．6.0mol/（L．s）

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网