Question

通过沉淀-氧化法处理含铬废水，减少废液排放对环境的污染，同时回收K₂Cr₂O₇．实验室对含铬废液（含有
Cr³⁺、Fe³⁺、K⁺、SO₄^2-、NO₃^-和少量Cr₂O₇^2-）回收与再利用工艺如下：

已知：①Cr（OH）₃+OH^-═CrO₂^-+2H₂O；②2CrO₂^-+3H₂O₂+2OH^-═2CrO₄^2-+4H₂O；
③H₂O₂在酸性条件下具有还原性，能将+6价Cr还原为+3价Cr．
（1）实验中所用KOH浓度为6mol?L^-1，现用KOH固体配制250mL 6mol?L^-1的KOH溶液，除烧杯、玻璃棒外，还必需用到的玻璃仪器有

 

．
（2）抽滤过程中要及时观察吸滤瓶内液面高度，当快达到支管口位置时应进行的操作为

 

．
（3）滤液Ⅰ酸化前，进行加热的目的是

 

．冰浴、过滤后，应用少量冷水洗涤K₂Cr₂O₇，其目的是

 

．
（4）下表是相关物质的溶解度数据：

物质	0℃	20℃	40℃	60℃	80℃	100℃
KCl	28.0	34.2	40.1	45.8	51.3	56.3
K2SO4	7.4	11.1	14.8	18.2	21.4	24.1
K2Cr2O7	4.7	12.3	26.3	45.6	73.0	102.0
KNO3	13.9	31.6	61.3	106	167	246.0

根据溶解度数据，操作Ⅰ具体操作步骤为①

 

、②

 

．
（5）称取产品重铬酸钾试样4.000g配成250mL溶液，取出25.00mL于锥形瓶中，加入10mL 2mol?L^-1 H₂SO₄和足量碘化钠（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.2400mol?L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
①若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液30.00mL，所得产品的中重铬酸钾的纯度为

 

（列式计算，设整个过程中其它杂质不参与反应）．
②若装Na₂S₂O₃标准液的滴定管在滴定前有气泡滴定后没有气泡，测得的重铬酸钾的纯度将：

 

（填“偏高”、“偏低”、或“不变”）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,化学方程式的有关计算

专题：实验设计题

分析：实验室对含铬废液（含有Cr³⁺、Fe³⁺、K⁺、SO₄^2-、NO₃^-和少量Cr₂O₇^2-）回收，先加KOH把Cr³⁺、Fe³⁺转化沉淀分离出来，再向沉淀中加双氧水和KOH，把Cr（OH）₃转化为CrO₄^2-，酸性条件下CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，通过蒸发浓缩，过滤得到K₂Cr₂O₇；
（1）依据溶液配制的步骤和过程分析所用到的仪器，主要仪器应有配制溶液的容量瓶和定容需要的胶头滴管；配置一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和胶头滴管；
（2）实验时，当吸滤瓶中液面高度快达到支管口位置时，为防止液体进入其它装置应该倒出部分液体；
（3）H₂O₂不稳定，受热易分解；K₂Cr₂O₇在冷水中的溶解度较小；
（4）根据表中数据可知温度较高时K₂Cr₂O₇的溶解度较大，其它物质的溶解度较小，蒸发浓缩使杂质转化为固体析；，
（5）①根据反应：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，碘单质遇到淀粉时，溶液的蓝色消失，据此来回答并计算纯度；
②滴定管在滴定前有气泡，会造成V（标准）偏大．

解答： 解：（1）配置一定物质的量浓度的溶液所需的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和胶头滴管，
故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
（2）实验时，当吸滤瓶中液面高度快达到支管口位置时，为防止液体进入其它装置应该倒出部分液体，所以其操作方法是：拔掉吸滤瓶上的橡皮管，从吸滤瓶上口倒出溶液；
故答案为：拔掉吸滤瓶上的橡皮管，从吸滤瓶上口倒出溶液；
（3）H₂O₂不稳定，受热易分解，所以通过加热来除去H₂O₂；K₂Cr₂O₇在冷水中的溶解度较小，用少量冷水洗涤K₂Cr₂O₇，能除去晶体表面残留的杂质，还能减小K₂Cr₂O₇的损耗；
故答案为：除去H₂O₂；除去晶体表面残留的杂质，减小K₂Cr₂O₇的损耗；
（4）根据表中数据可知温度较高时K₂Cr₂O₇的溶解度较大，其它物质的溶解度较小，蒸发浓缩使杂质转化为固体析，温度较高时K₂Cr₂O₇不析出固体，所以要趁热过滤；
故答案为：①蒸发浓缩； ②趁热过滤；
（5）①由反应Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可得反应的关系式为Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根据关系式计算．
     Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
   1mol       3mol   6mol
    n               0.2400×30×10^-3mol
则250ml含重铬酸钾的物质的量为n=

0.2400×30×10-3mol

6

×10，则所得产品中重铬酸钾纯度为

0.2400×30×10-3×10×294

6×4.000

×100%=88.2%，
故答案为：88.2%；
②装Na₂S₂O₃标准液的滴定管在滴定前有气泡滴定后没有气泡，会造成V（标准）偏大，则计算出Na₂S₂O₃的物质的量偏大，重铬酸钾的物质的量偏大，则测得的重铬酸钾的纯度将偏高；
故答案为：偏高．

点评：本题考查较为综合，涉及溶液的配制、氧化还原反应、溶解平衡以及滴定操作等问题，题目难度中等，本题注意从质量守恒的角度利用关系式法计算纯度．