题目内容

13．铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的流程图：

已知：①Na2CO3+Al2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaAlO2+CO2↑；②Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+
根据题意回答下列问题：
（1）请完成下列化学方程式的配平：
4FeO•Cr2O3+7Na2CO3+8O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑；其中CO2的结构式O=C=O
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是使CrO42-转化Cr2O72-；
（3）固体Y的主要成分是Al（OH）3，写出生成Y的离子方程式AlO2-+CH3COOH+H2O═Al（OH）3↓+CH3COO-；
（4）操作Ⅲ由多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（5）操作Ⅲ发生反应的化学方程式为Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7↓+2NaCl；
（6）某种酒精测试仪中，K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子．该反应的离子方程式为Cr2O72-+3CH3CH2OH+8H+=2Cr3++3CH3CHO+7H2O．

分析 铬铁矿通过焙烧，生成Na2CrO4、Fe2O3、MgO和NaAlO2的混合体系，然后加水溶解得固体Fe2O3、MgO和溶液Na2CrO4、NaAlO2，再调节溶液的PH，使偏铝酸盐完全沉淀，继续调节溶液的PH使CrO42-转化为Cr2O72-，最后向所得溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K2Cr2O7，
（1）根据反应中各物质的元素化合价变化可知，铁从+2价变为+3价，铬从+3价变为+6价，氧从0价变为-2价，根据化合价升降法及元素守恒可配平化学方程式；二氧化碳中有两碳氧双键；
（2）结合流程图和反应过程中得到物质分析，酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5为了转化CrO42-离子为Cr2O72-；
（3）根据流程分析可知，用醋酸调节pH值后产生的沉淀为氢氧化铝，根据电荷守恒和元素守恒书写离子方程式；
（4）溶液中得到溶质晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤分析回答；
（5）Na2Cr2O7的溶解度小于K2Cr2O7，反应向溶解度小的方向进行，据此书写化学方程式；
（6）K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子，依据元素守恒和电荷守恒书写离子方程式．

解答 解：铬铁矿通过焙烧，生成Na2CrO4、Fe2O3、MgO和NaAlO2的混合体系，然后加水溶解得固体Fe2O3、MgO和溶液Na2CrO4、NaAlO2，再调节溶液的PH，使偏铝酸盐完全沉淀，继续调节溶液的PH使CrO42-转化为Cr2O72-，最后向所得溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K2Cr2O7，
（1）根据反应中各物质的元素化合价变化可知，铁从+2价变为+3价，铬从+3价变为+6价，氧从0价变为-2价，根据化合价升降法及元素守恒可配平化学方程式为4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑；，其中CO2的结构式为O=C=O，
故答案为：4、8、7、8、2、8；O=C=O；
（2）结合流程图和反应过程中得到物质分析，酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5为了转化CrO42-离子为Cr2O72-，
故答案为：使CrO42-转化Cr2O72-；
（3）根据流程分析可知，用醋酸调节pH值后产生的沉淀为氢氧化铝，所以Y为Al（OH）3，生成Al（OH）3的离子方程式为AlO2-+CH3COOH+H2O═Al（OH）3↓+CH3COO-，
故答案为：Al（OH）3；AlO2-+CH3COOH+H2O═Al（OH）3↓+CH3COO-；
（4）获得K2Cr2O7晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：冷却结晶；洗涤；
（5）Na2Cr2O7的溶解度小于K2Cr2O7，反应向溶解度小的方向进行，所以反应的化学方程式为Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7↓+2NaCl，
故答案为：Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7↓+2NaCl；
（6）K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子，反应的离子方程式为 Cr2O72-+3CH3CH2OH+8H+=2Cr3++3CH3CHO+7H2O，
故答案为：Cr2O72-+3CH3CH2OH+8H+=2Cr3++3CH3CHO+7H2O．

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，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
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3．废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境．实验室利用废弃旧电池的铜帽（Zn、Cu总含量约为99%）回收铜并制备ZnO的部分实验过程如下：

（1）①铜帽溶解时加入H2O2的目的是Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O（用化学方程式表示）．
②铜帽溶解后需将溶液中过量H2O2除去．除去H2O2的简便方法是加热至沸．
（2）为确定加入锌灰（主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物）含量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量．实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节pH=3～4，加入过量KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点．上述过程中的离子方程式如下：
2Cu2++4I-═2CuI（白色）↓+I2      
I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
①滴定选用的指示剂为淀粉溶液，滴定终点观察到的现象为蓝色褪去并半分钟内不恢复．
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（3）已知pH＞11时Zn（OH）2能溶于NaOH溶液生成[Zn（OH）4]2-．下表列出了
几种离子生成氢氧化物沉淀pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算）
开始沉淀的pH完全沉淀的pH
Fe3+1.13.2
Fe2+5.88.8
Zn2+5.98.9
实验中可选用的试剂：30% H2O2、1.0mol•L-1HNO3、1.0mol•L-1 NaOH．
由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①向滤液中加入30%H2O2，使其充分反应；
②滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为5（或3.2≤pH＜5.9），使Fe3+沉淀完全；
③过滤；
④向滤液中滴加1.0mol•L-1NaOH，调节溶液PH约为10（或8.9≤pH≤11），使Zn2+沉淀完全；
⑤过滤、洗涤、干燥
⑥900℃煅烧．
4．实验室用图所示装置制备KClO溶液，再与KOH、Fe（NO3）3溶液反应制备高效净水剂K2FeO4．
[查阅资料]Cl2与KOH溶液在20℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO3；K2FeO4易溶于水、微溶于浓KOH溶液，在0℃～5℃的强碱性溶液中较稳定．
[制备KClO及K2FeO4]
（1）仪器a的名称：分液漏斗，装置C中三颈瓶置于冰水浴中的目的是防止Cl2与KOH反应生成KClO3．
（2）装置B吸收的气体是HCl，装置D的作用是吸收Cl2，防止污染空气．
（3）C中得到足量KClO后，将三颈瓶上的导管取下，依次加入KOH溶液、Fe（NO3）3溶液，水浴控制反应温度为25℃，搅拌1.5 h，溶液变为紫红色（含K2FeO4），该反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O．再加入饱和KOH溶液，析出紫黑色晶体，过滤，得到K2FeO4粗产品．
（4）K2FeO4粗产品含有Fe（OH）3、KCl等杂质，其提纯步骤为：
①将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol/L KOH溶液中，②过滤，③将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，
④搅拌、静置、过滤，用乙醇洗涤2～3次，⑤在真空干燥箱中干燥．
[测定产品纯度]
（5）称取提纯后的K2FeO4样品0.2100 g于烧杯中，加入强碱性亚铬酸盐溶液，反应后再加稀硫酸调节溶液呈强酸性，配成250 mL溶液，取出25.00 mL放入锥形瓶，用0.01000 mol/L的（NH4）2Fe（SO4）2溶液滴定至终点，重复操作2次，平均消耗（NH4）2Fe（SO4）2溶液30.00 mL．涉及主要反应为：Cr（OH）4-+FeO42-═Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-
Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O
则该K2FeO4样品的纯度为94.3%．
1．弱酸HA的电离常数Ka=$\frac{c（{H}^{+}）•c（{A}^{-}）}{c（HA）}$．25℃时，几种弱酸的电离常数如下：
弱酸化学式HNO2CH3COOHHCNH2CO3
电离常数5.1×10-41.8×10-56.2×10-10K1=4.4×10-7   K2=4.7×10-11
（1）根据上表数据填空：
①物质的量浓度相同的四种酸，其pH由大到小的顺序是HCN＞H2CO3＞CH3COOH＞HNO2．
②分别向等体积、相同pH的HCl溶液和CH3COOH溶液中加入足量的Zn粉，反应刚开始时产生H2的速率：v（HCl）=v（CH3COOH）（填“=”、“＞”或“＜”下同），反应完全后，所得氢气的质量：m（H2）盐酸＜m（H2）醋酸．
③将0.2 mol/L HCN溶液与0.1 mol/L Na2CO3溶液等体积混合，发生反应的化学方程式为HCN+Na2CO3═NaCN+NaHCO3．
（2）体积均为10 mL、pH均为2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1 000 mL，稀释过程中溶液pH变化如图所示．稀释后，HX溶液中水电离的c（H+） 比醋酸溶液中水电离的c（H+）大；电离常数Ka（HX＞Ka（CH3COOH）（填“＞”、“=”或“＜”），理由是稀释相同倍数，较强的酸pH变化较大，较强的酸电离常数较大，从图中看出HX的pH变化较大．
8．部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．离子半径的大小顺序：e＞f＞g＞h
B．与x形成简单化合物的沸点：y＞z＞d
C．x、z、d三种元素形成的化合物可能含有离子键
D．e、f、g、h四种元素对应最高价氧化物的水化物相互之间均能发生反应
18．下列物质中，不能电离出酸根离子的是（　　）
A．Na2CO3B．KMnO4C．KOHD．H2SO4
5．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关．下列有关叙述中不正确的是（　　）
A．回收废弃塑料制成燃油替代汽油、柴油，可减轻环境污染和节约化石能源
B．高压钠灯发出的黄光射程远、透雾能力强，常用做路灯
C．黑色金属材料通常包括铁、铬、锰以及它们的合金，是应用非常广泛的金属材料
D．黑火药是我国古代四大发明之一，配方为“一硫二硝三木炭”，其中的硝是指硝酸
2．H+、Cu、Mg2+、S2-、Zn、O2、SO2在化学反应中能失去电子的有Cu、Zn、SO2、S2-，表现出还原性；能获得电子的有H+、Mg2+、O2，表现出氧化性；不同反应中，既能失电子又能得电子的有SO2，表现出氧化性和还原性．
3．现有四瓶贴有甲、乙、丙、丁标签的溶液，它们可能是K2CO3、Ba（NO3）2、NaHSO4和K2SO4溶液．现进行如下实验，并记录部分现象（如图）：
据此完成下列回答：
（1）写出各物质的化学式：
甲：NaHSO4乙：Ba（NO3）2丁：K2CO3；
（2）写出下列反应的离子方程式：
甲+乙：Ba2++SO42-=BaSO4↓，沉淀a+溶液b：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O；
（3）检验物质丙中阳离子的方法为用洁净的铂丝蘸取丙（或K2SO4）溶液少许，在煤气灯外焰灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色，若火焰颜色为紫色，则溶液中含有钾离子（说明实验操作、现象等）．

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