(2012?江蘇一模)利用化學(xué)原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進(jìn)行有效檢測與合理處理.某工廠對制革工業(yè)污泥中Cr(Ⅲ)的工藝如下:
其中硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+
(1)實(shí)驗(yàn)室用18.4mol?L-1的濃硫酸配制250mL 4.8mol?L-1的硫酸溶液,所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外,還需
250mL容量瓶、膠頭滴管
250mL容量瓶、膠頭滴管

(2)酸浸時(shí),為了提高浸取率可采取的措施有
升高反應(yīng)溫度
升高反應(yīng)溫度
、
增大固體顆粒的表面積
增大固體顆粒的表面積

(3)H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,寫出此反應(yīng)的離子方程式:
2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+
2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+

(4)常溫下,部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如下:
陽離子 Fe3+ Mg2+ Al3+ Cr3+
開始沉淀時(shí)的pH 2.7 -- -- --
沉淀完全時(shí)的pH 3.7 11.1 8 9(>9溶解)
加入NaOH溶液使溶液呈堿性,Cr2O72-轉(zhuǎn)化為CrO42-.濾液Ⅱ中陽離子主要有
Na+、Mg2+、Ca2+
Na+、Mg2+、Ca2+
;但溶液的pH不能超過8,其理由是
pH超過8會(huì)使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-,最終影響Cr(III)回收與再利用
pH超過8會(huì)使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-,最終影響Cr(III)回收與再利用

(5)鈉離子交換樹脂的反應(yīng)原理為:Mn++nNaR→MRn+nNa+,利用鈉離子交換樹脂除去濾液Ⅱ中的金屬陽離子是
Ca2+、Mg2+
Ca2+、Mg2+

(6)寫出上述流程中用SO2進(jìn)行還原的化學(xué)方程式
3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH
3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH
分析:(1)依據(jù)溶液配制的步驟和過程分析所用到的儀器,主要儀器應(yīng)有配制溶液的容量瓶和定容需要的膠頭滴管;配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有:燒杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管;
(2)酸浸時(shí),為了提高浸取率可采取的措施是延長浸取時(shí)間、加快溶解速度等措施;硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+,酸浸是溶解物質(zhì)為了提高浸取率,可以升高溫度增大物質(zhì)溶解度,增大接觸面積增大反應(yīng)速率,或加快攪拌速度等;
(3)根據(jù)雙氧水的性質(zhì)分析,雙氧水有強(qiáng)氧化性,能氧化還原性的物質(zhì),依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒、原子守恒配平書寫離子方程式;
(4)硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+.加入過氧化氫氧化鉻離子為Cr2O72-,加入NaOH溶液使溶液呈堿性,Cr2O72-轉(zhuǎn)化為CrO42-
溶液PH=8,F(xiàn)e3+、Al3+沉淀完全,濾液Ⅱ中陽離子主要Na+、Ca2+和Mg2+;超過PH=8,氫氧化鋁是兩性氫氧化物會(huì)溶解于強(qiáng)堿溶液中影響鉻離子的回收利用;
(5)鈉離子交換樹脂交換 的離子是鈣離子和鎂離子.
(6)依據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系和產(chǎn)物,結(jié)合二氧化硫的還原性,利用氧化還原反應(yīng)原理分析書寫.
解答:解:(1)配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需的玻璃儀器有:燒杯、玻璃棒、吸量管、容量瓶和膠頭滴管,故答案為:250mL容量瓶、膠頭滴管;
(2)酸浸時(shí),為了提高浸取率可采取的措施是:延長浸取時(shí)間、加快溶解速度等措施,
故答案為:升高反應(yīng)溫度;增大固體顆粒的表面積;
(3)雙氧水有強(qiáng)氧化性,能氧化還原性的物質(zhì),Cr3+有還原性,Cr3+能被雙氧水氧化為高價(jià)離子,以便于與雜質(zhì)離子分離,
故答案為:2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+;
(4)硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+.加入過氧化氫氧化鉻離子為Cr2O72-,加入NaOH溶液使溶液呈堿性,Cr2O72-轉(zhuǎn)化為CrO42-
溶液PH=8,F(xiàn)e3+、Al3+沉淀完全,濾液Ⅱ中陽離子主要Na+、Ca2+和Mg2+;超過PH=8,氫氧化鋁是兩性氫氧化物會(huì)溶解于強(qiáng)堿溶液中影響鉻離子的回收利用;
故答案為:Na+、Mg2+、Ca2+;pH超過8會(huì)使部分Al(OH)3溶解生成AlO2-,最終影響Cr(III)回收與再利用;
(5)鈉離子交換樹脂交換的離子是鈣離子和鎂離子,故答案為:Ca2+、Mg2+;
(6)二氧化硫具有還原性,被濾液Ⅱ中通過離子交換后的溶液中Na2CrO4氧化為硫酸,Na2CrO4氧被還原為CrOH(H2O)5SO4,水溶液中生成氫氧化鈉溶液和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉,依據(jù)原子守恒分析書寫配平;3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH,
故答案為:3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH.
點(diǎn)評:本題考查了離子方程式、化學(xué)方程式的書寫、物質(zhì)的分離等知識(shí)點(diǎn),難度較大,注意會(huì)運(yùn)用溶液的PH值對溶液中的離子進(jìn)行分離,除雜的原則是:除去雜質(zhì)且不引進(jìn)新的雜質(zhì).
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?江蘇一模)下列裝置圖或曲線圖與對應(yīng)的敘述相符的是(  )

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?江蘇一模)青蒿素的一種化學(xué)合成部分工藝流程如下:

已知:
(1)化合物E中含有的含氧官能團(tuán)有:
酯基
酯基
、
醛基
醛基
和羚基.
(2)合成路線中設(shè)計(jì)E→F、G→H的目的是
保護(hù)羰基
保護(hù)羰基

(3)反應(yīng)B→C,實(shí)際上可看作兩步進(jìn)行,依次發(fā)生的反應(yīng)類型是
加成反應(yīng)
加成反應(yīng)
消去反應(yīng)
消去反應(yīng)

(4)A在Sn-β沸石作用下,可異構(gòu)為異蒲勒醇,已知異蒲勒醇分子有3個(gè)手性碳原子,異蒲勒醇分子內(nèi)脫水再與一分子H2加成可生成 ,則異蒲勒醇的結(jié)構(gòu)簡式為

(5)寫出由笨甲醛和氯乙烷為原料,制備芐基乙醛的合成路線流程圖.(無機(jī)試劑任用,合成路線流程圖示例如下:

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2012?江蘇一模)重鉻酸銨[(NH42Cr2O7]是一種桔黃色結(jié)晶,可用作有機(jī)合成催化劑、實(shí)驗(yàn)室制純凈的N2及Cr2O3等.實(shí)驗(yàn)室可由工業(yè)級鉻酸鈉(Na2CrO4)為原料制。嘘P(guān)物質(zhì)溶解度如圖所示.實(shí)驗(yàn)步驟如下:
步驟1:將鉻酸鈉溶于適量的水,加入一定量濃硫酸酸化,使鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉.
步驟2:將上述溶液蒸發(fā)結(jié)晶,并趁熱過濾.
步驟3:將步驟二得到的晶體再溶解,再蒸發(fā)結(jié)晶并趁熱過濾.
步驟4:將步驟三得到的濾液冷卻至40℃左右進(jìn)行結(jié)晶,用水洗滌,獲得重鉻酸鈉晶體.
步驟5:將步驟四得到的重鉻酸鈉和氯化銨按物質(zhì)的量之比1:2溶于適量的水,加熱至105~110℃時(shí),讓其充分反應(yīng).
(1)步驟1是一個(gè)可逆反應(yīng),該反應(yīng)的離子方程式為
2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O

(2)步驟2、3的主要目的是
除去硫酸鈉雜質(zhì)
除去硫酸鈉雜質(zhì)

(3)步驟4在40℃左右結(jié)晶,其主要目的是
盡量使硫酸鈉不析出
盡量使硫酸鈉不析出

(4)步驟5中獲得(NH42Cr2O7還需補(bǔ)充的操作有
冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥
冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥

(5)(NH42Cr2O7受熱分解制取Cr2O3的化學(xué)方程式為
(NH42Cr2O7═Cr2O3+N2↑+4H2O
(NH42Cr2O7═Cr2O3+N2↑+4H2O

(6)對上述產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)和含量測定.
①檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否有K+,其操作方法及判斷依據(jù)是
用潔凈的鉑絲在酒精燈上灼燒至無色,然后蘸取晶體或者其溶液少許,在酒精燈火焰上灼燒,通過藍(lán)色鈷玻璃觀察,若火焰顯示藍(lán)色說明含有鉀離子,否則不含
用潔凈的鉑絲在酒精燈上灼燒至無色,然后蘸取晶體或者其溶液少許,在酒精燈火焰上灼燒,通過藍(lán)色鈷玻璃觀察,若火焰顯示藍(lán)色說明含有鉀離子,否則不含

②為了測定上述產(chǎn)品中(NH42Cr2O7的含量,稱取樣品0.150g,置于錐形瓶中,加50mL水,再加入2gKI(過量)及稍過量的稀硫酸溶液,搖勻,暗處放置10min,然后加150mL蒸餾水并加入3mL 0.5%淀粉溶液,用0.1000mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液30.00mL,則上述產(chǎn)品中(NH42Cr2O7的純度為
84%
84%
(假定雜質(zhì)不參加反應(yīng),已知:Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2+7H2O,I2+2S2O
 
2-
3
═2I-+S4O
 
2-
6

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2012?江蘇一模)鎂及其合金廣泛應(yīng)用于航空航天、交通、電池等行業(yè),金屬鎂的制備方法主要有:
①電解無水氯化鎂法,②碳或碳化鈣熱還原法,③皮江法.
已知:

(1)寫出MgO(s)與CaC2(s)作用生成Mg(g)及CaO(s)及C(s)的熱化學(xué)方程式:
CaC2(s)+MgO(s)=CaO(s)+Mg(g)+2C(s),△H=(641.5-464.0)kJ/mol=177.5kJ/mol
CaC2(s)+MgO(s)=CaO(s)+Mg(g)+2C(s),△H=(641.5-464.0)kJ/mol=177.5kJ/mol

(2)碳化鈣還原氧化鎂的文獻(xiàn)資料如表2
表2 還原劑的用量與溫度、保溫時(shí)間計(jì)MgO還原率
n(CaC2)/N(MgO) 還原溫度/℃ 恒溫時(shí)間/h 還原率/%
1.1 1110 2.0 62
1.1 1150 2.0 80
1.1 1150 2.5 85
1.2 1000 2.0 33
1.2 1150 2.0 84
1.2 1150 2.5 88
1.3 1150 2.0 86
1.3 1150 2.0 88
實(shí)際生產(chǎn)中只采取恒溫2h,其主要原因是:
相同條件下延長保溫時(shí)間時(shí),還原率增加不明顯,生成成本增大
相同條件下延長保溫時(shí)間時(shí),還原率增加不明顯,生成成本增大
;采用n(CaC2)/n(MgO)配比為1.2,而不是1.3,其主要原因是:
相同條件下,還原劑配比由1.2升高到1.3,還原劑用量增大,還原率增加不明顯,生產(chǎn)成本增大
相同條件下,還原劑配比由1.2升高到1.3,還原劑用量增大,還原率增加不明顯,生產(chǎn)成本增大

(3)用電解法制取鎂時(shí),若原料氯化鎂含有水時(shí),在電解溫度下,原料會(huì)形成Mg(OH)Cl,并發(fā)生電離反應(yīng):Mg(OH)Cl=Mg(OH)++Cl-.電解時(shí)在陰極表面會(huì)產(chǎn)生氧化鎂鈍化膜,此時(shí)陰極的反應(yīng)式為
2Mg(OH)++2e-=MgO+H2
2Mg(OH)++2e-=MgO+H2
.實(shí)驗(yàn)室由MgCl2?6H2O制取無水氯化鎂可采用的方法是
在氯化氫氣流中加熱脫水
在氯化氫氣流中加熱脫水

(4)我國目前生產(chǎn)金屬鎂主要用皮江法生產(chǎn),其原料為白云石(MgCO3?CaCO3)的煅燒產(chǎn)物和硅鐵(含75%Si).其生產(chǎn)原理為:
2CaO+2MgO(s)+Si(s)
1100-1250℃
真空
2Mg(g)+Ca2SiO4(s),采用真空操作除了能降低操作溫度外,還具有的優(yōu)點(diǎn)是
防止硅和鎂被氧化,并提高金屬鎂的產(chǎn)率
防止硅和鎂被氧化,并提高金屬鎂的產(chǎn)率

(5)鎂/間-二硝基苯電池的裝置如圖所示,電池工作時(shí)鎂轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸V,間-二硝基苯則轉(zhuǎn)變?yōu)殚g-二苯胺.該電池正極的電極反應(yīng)式為

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2012?江蘇一模)阿司匹林可由水楊酸與乙酸酐作用制得.其制備原理如下:

乙酰水楊酸的鈉鹽易溶于水.阿司匹林可按如下步驟制取和純化:
步驟1:在干燥的50mL圓底燒瓶中加入2g水楊酸、5mL乙酸酐和5滴濃硫酸,振蕩使水楊酸全部溶解.
步驟2:按圖所示裝置裝配好儀器,通水,在水浴上加熱回流5-10min,控制浴溫在85-90℃.
步驟3:反應(yīng)結(jié)束后,取下反應(yīng)瓶,冷卻,再放入冰水中冷卻、結(jié)晶、抽濾、冷水洗滌2-3次,繼續(xù)抽濾得粗產(chǎn)物.
步驟4:將粗產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至150mL燒杯中,在攪拌下加入25mL飽和碳酸氫鈉溶液,充分?jǐn)嚢,然后過濾.
步驟5:將濾液倒入10mL 4mol/L鹽酸溶液,攪拌,將燒杯置于冰浴中冷卻,使結(jié)晶完全.抽濾,再用冷水洗2-3次.
(1)步驟1濃硫酸的作用可能是
催化劑
催化劑

(2)步驟2中,冷凝管通水,水應(yīng)從
b
b
口進(jìn)(選填:a、b).
(3)步驟3抽濾時(shí),有時(shí)濾紙會(huì)穿孔,避免濾紙穿孔的措施是
減小真空度或者加一層(或多層)濾紙
減小真空度或者加一層(或多層)濾紙

(4)步驟4發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
;過濾得到的固體為
聚水楊酸
聚水楊酸

(5)取幾粒步驟5獲得的晶體加入盛有5mL水的試管中,加入1-2滴1%三氯化鐵溶液,發(fā)現(xiàn)溶液變紫色,還需要采用
重結(jié)晶
重結(jié)晶
方法,進(jìn)一步純化晶體.

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同步練習(xí)冊答案