1、题型二 以“化工流程”为载体的综合考查型1(2017湖北省武昌区高三 5 月调研考试)铬渣(铬主要以 Cr2O3形式存在，同时含有Al2O3、SiO 2等杂质)是铬电镀过程中产生的含铬污泥，实现其综合利用，可减少铬产生的环境污染。铬渣综合利用工艺流程如下：请回答下列问题：(1)焙烧得到的产物含有 Na2CrO4和一种无污染的气体，则生成 Na2CrO4的反应的化学方程式为_。(2)除去浸出液中的杂质最好加入_(填试剂名称)来调节 pH。除去铝元素的离子方程式为_。(3)理论上加入醋酸铅、硝酸铅均可以得到铬酸铅沉淀，工艺流程中不选用醋酸铅的原因是_。(4)铬酸铅是一种用于水彩和油彩的筑色颜料。遇
2、到空气中的硫化物颜色会变黑，该过程的化学方程式为_。(5)实验室常利用 Cr3 在碱性溶液中的还原性，使其转化为 CrO ，从而实现与 Al3 的分离，24这个过程中需要加入的试剂是_(填化学式)，分离操作是_。答案 (1)5Cr 2O314NaOH6NaNO 3 =10Na2CrO43N 27H 2O (2)硝酸 AlO H H 2O=Al(OH)3 (3)不引入新的杂质；得到的 NaNO3可以循环利用 (4) 2PbCrO4H 2S=PbSH 2CrO4 (5)NH 3H2O、H 2O2 过滤解析 本题主要考查离子反应。(1)焙烧得到的产物含有 Na2CrO4和一种无污染的气体氮气，则生成
3、 Na2CrO4的反应的化学方程式为 5Cr2O314NaOH6NaNO 3 =10Na2CrO43N 27H 2O。 (2)为了不引入新的杂质，除去浸出液中的杂质最好加入硝酸来调节 pH。除去铝元素的离子方程式为 AlO H H 2O=Al(OH)3。 2(3)工艺流程中不选用醋酸铅的原因是不引入新的杂质；得到的 NaNO3可以循环利用。(4)铬酸铅遇到空气中的硫化物颜色会变黑，该过程的化学方程式为PbCrO4H 2S=PbSH 2CrO4。(5)加入 NH3H2O 提供碱性环境，而且将 Al3 转化为氢氧化铝沉淀，NH 3H2O 不会溶解氢氧化铝沉淀，加入 H2O2将 Cr3 氧化为 Cr
4、O ，不会引入杂质，所以这个过程中需要加入的试剂是24NH3H2O、H 2O2，分离操作是过滤。2(2017四川省双流中学高三下学期第二次适应性考试)氯化钡是白色的晶体，易溶于水，微溶于盐酸和硝酸，难溶于乙醇和乙醚，易吸湿，需密封保存。工业上制备 BaCl22H2O 有如下两种途径：途径 1：以重晶石(主要成分 BaSO4)为原料，流程如下：炭 盐酸 重晶石矿 高 温 焙 烧 溶 解 过 滤 滤 液 结 晶 CO H 2S BaCl22H2O(1)写出“溶解”时反应的化学方程式：_。(2)“高温焙烧”时必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是_。(3)结晶得到的晶体，需用乙醇洗涤的理由是_
5、。途径 2：以毒重石(主要成分 BaCO3，含 CaCO3、MgCO 3、Fe 2O3、SiO 2等杂质)为原料，流程如下：已知： Ksp(BaC2O4)1.610 7 ， Ksp(CaC2O4)2.310 9 ， KspMg(OH)21.810 11 。Ca2 Mg2 Fe3开始沉淀时的 pH 11.9 9.1 1.9完全沉淀时的 pH 13.9 11.1 3.7(4)滤渣的成分为_(填化学式)。(5)滤渣中含_(填化学式)。过滤析出后，滤液中含有的 Mg2 浓度为_。(6)加入 H2C2O4时应避免过量，其原因是为了防止生成_(填化学式)。答案 (1)BaS2HCl= =BaCl2H 2S
6、 (2)使硫酸钡得到充分还原，提高 BaS 的产量；该反应为高温反应，碳和氧气反应放出热量维持所需要的高温条件 (3)氯化钡难溶于乙醇，(水和乙醇互溶)洗涤时减少产品的损失(4)SiO2、Fe (OH) 3 (5)Mg(OH) 2、Ca(OH) 2 1.810 8 molL1 (6)BaC 2O4解析 (1)重晶石矿经过高温焙烧的产物用盐酸溶解，产生了硫化氢，根据复分解反应的原理，硫酸钡焙烧生成了 BaS，因此溶解的化学方程式：BaS2HCl= =BaCl2H 2S。(2)根据“高温焙烧”可知，此步需要维持高温，也可以使硫酸钡得到充分还原，提高 BaS 的产量，碳和氧气反应放出热量维持所需要的
7、高温条件。(3)根据信息可知，氯化钡易溶于水，微溶于盐酸和硝酸，难溶于乙醇和乙醚，用乙醇洗涤，可以减少产品的损失。(4)二氧化硅不溶于盐酸和氨水，因此滤渣中含有二氧化硅，盐酸溶解氧化铁生成铁离子。氨水调节溶液的 pH8 时，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，因此滤渣中还含有氢氧化铁。(5)pH12.5 时，溶液中的钙离子和镁离子转化为氢氧化钙和氢氧化镁沉淀，根据 pH12.5 时，c(OH )10 1.5 molL1 ， KspMg(OH)2 c(Mg2 )c2(OH )1.810 11 ， c(Mg2 )1.810 8 molL1 。(6)H2C2O4过量时，当 Q Ksp(BaC2O4)，可能会生
8、成 BaC2O4沉淀，因此 H2C2O4应避免过量。3(2017南阳市第一中学高三第三次模拟考试)钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下：回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用 93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_。(2)先加入氨水调节 pH 3，过滤，滤渣主要成分是_；再向滤液加入氨水调节pH6，滤液中 Sc3 的浓度为_。已知： KspMn(OH)21.910 13 、 KspFe(OH)32.610 39 ， Ks
9、pSc(OH)39.010 31 (3)用草酸“沉钪”。25 时 pH2 的草酸溶液中 _(保留两位有效数字)。cC2O24cH2C2O4写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式_。已知 Ka1(H2C2O4)5.910 2 ， Ka2(H2C2O4)6.410 5 (4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_。(5)废酸中含钪量为 15 mgL1 ， V L 废酸最多可提取 Sc2O3的质量为_。答案 (1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入 H2O2中，并不断搅拌(2)Fe(OH)3 9.010 7 molLl (3)3.810 2 2Sc 3 3H 2C2O4=S
10、c2(C2O4)3 6H (4)2Sc2(C2O4)33O 2 2Sc2O312CO 2= = = = =高 温 (5)0.023V g解析 (1)不同的液体在混合时，一般是先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的。因此，混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入 H 2O2中，并不断搅拌。(2)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子，洗涤“油相”已除去大量的钛离子。根据 KspMn(OH)21.910 13 、 KspFe(OH)32.610 39 ， KspSc(OH)39.010 31 ，可以求出余下 3 种离子沉淀
11、完全(离子浓度小于 105 molL1 )的 pH，发现锰离子沉淀完全时 pH 约为 10，钪离子沉淀完全的 pH 约为 5，而铁离子沉淀完全的 pH 约为 3，所以先加入氨水调节 pH 3，过滤，滤渣的主要成分是 Fe(OH)3 ；再向滤液加入氨水调节 pH6，此时溶液中 c(OH )10 8 molL1 ，滤液中 Sc3 的浓度为 9.010 7 (molL1 )。9.010 3110 83(3)25 时 pH2 的草酸溶液中， Ka2(H2C2O4)Ka1(H2C2O4)cC2O24cH2C2O4 cC2O24cH cHC2O 4 cHC2O 4cH cH2C2O4 1c2H 6.410
12、 5 5.9102 3.810 2 (保留两位有效数字)。 “沉钪”得1c2H 110 22到草酸钪的离子方程式 2Sc3 3H 2C2O4=Sc2(C2O4)3 6H 。(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为 2Sc2(C2O4)33O 2 2Sc2O312CO 2。= = = = =高 温 (5)废酸中含钪量为 15 mgL1 ，则 V L 废酸中含钪的质量为 15103 gL1 V L0.015 V g，所以最多可提取 Sc2O3的质量为 0.023 V g。0.015V g45 13824重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。.某工业废水中主要含有 Cr3 ，同时还含
13、有少量的 Fe2 、 Fe3 、 Al3 、 Ca2 和 Mg2 等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：注：部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH 见下表。氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3 Cr(OH)3pH 3.7 9.6 11.1 8 9(9 溶解 )(1)氧化过程中可代替 H2O2加入的试剂是_(填字母，下同)。ANa 2O2 BHNO 3CFeCl 3 DKMnO 4(2)加入 NaOH 溶液调整溶液 pH8 时，除去的离子是_；已知钠离子交换树脂的原理：Mn nNaR MR n nNa ，此步操作被交换除去的杂质离子是
14、_。AFe 3 BAl 3CCa 2 DMg 2(3)还原过程中，每消耗 172.8 g Cr2O 转移 4.8 mol e ，该反应离子方程式为27_。.酸性条件下，六价铬主要以 Cr2O 形式存在，工业上常用电解法处理含 Cr2O 的废水。27 27实验室利用如图装置模拟处理含 Cr2O 废水，阳极反应式是 Fe2e =Fe2 ，阴极反应式是272H 2e =H2(1)电解时能否用 Cu 电极来代替 Fe 电极？_(填“能”或“不能”)，理由是_。(2)电解时阳极附近溶液中 Cr2O 转化为 Cr3 的离子方程式为27_。(3)上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从其对水的电离平衡
15、影响角度解释其原因_。(4)若溶液中初始含有 0.1 mol Cr2O ，则生成的阳离子全部转化成沉淀的质量是27_g。答案 .(1)A (2)AB CD (3)3S 2O 4Cr 2O 13H 2O=6SO 8Cr(OH) 32OH 23 27 24.(1)不能 因阳极产生的 Cu2 不能使 Cr2O 还原到低价态 (2)27Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O (3)水中的 H 在阴极区放电，H 浓度减小促使27水的电离平衡 H2OH OH 向右移动，阴极区 OH 浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全 (4)84.8解析 .某工业废水中主要含有 Cr3 ，
16、同时还含有少量的 Fe2 、Fe 3 、Al 3 、Ca 2 和 Mg2 等，加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，同时 Cr3 被氧化为 Cr2O ，加氢氧化钠调节 pH8，则27Fe3 、Al 3 转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤，滤液中主要含有 Cr2O 、Ca 2 和 Mg2 等，27通过钠离子交换树脂，除去 Ca2 和 Mg2 ，然后加 Na2S2O3把 Cr2O 还原为 Cr3 ，再调节 pH 得27到 Cr(OH)(H2O)5SO4。(1)加氧化剂的主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子，同时不能引入新的杂质，所以可以用Na2O2代替 H2O2。(2)根据表中数据可知，pH8 时，Fe 3
17、 、Al 3 转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，则 Fe3 、Al 3被除去；通过钠离子交换树脂，除去 Ca2 和 Mg2 。(3)每 消 耗 0.8 mol Cr2O 转 移 4.8 mol 电 子 ， 则 1 mol Cr2O 转 移 6 mol 电 子 ， 所 以 生27 27成 Cr3 ， S2O 被氧化为 SO ，则反应的离子方程式为23 243S2O 4Cr 2O 13H 2O=6SO 8Cr(OH) 32OH 。23 27 24.(1)若用 Cu 电极来代替 Fe 电极，在阳极上铜失去电子得到的阳离子是铜离子，该离子不具有还原性，不能和重铬酸根之间发生反应。(2)Cr2O 具有强氧化
18、性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为 2Cr3 ，反应的实质27是 6Fe2 Cr 2O 14H =6Fe3 2Cr 3 7H 2O。27(3)随着电解进行，溶液中 c(H ) 逐渐减小，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中 OH 浓度增大，溶液的碱性增强，生成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀，金属阳离子在阴极区可沉淀完全。(4)根据 Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O，Cr 3 3OH =Cr(OH)273、Fe 3 3OH =Fe(OH)3知，0.1 mol Cr2O 可生成 0.2 mol Cr(OH)3，0.6 mol Fe(OH)273，质量为 0.6 mol107 gmol1 0.2 mol103 gmol 1 84.8 g。
