Question

通過沉淀-氧化法處理含鉻廢水，減少廢液排放對環(huán)境的污染，同時回收K₂Cr₂O₇．實驗室對含鉻廢液（含有Cr³⁺、Fe³⁺、K⁺、SO₄^2-、NO₃^-和少量Cr₂O₇^2-）回收與再利用工藝如下：


已知：①Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；②2CrO₂^-+3H₂O₂+2OH^-=2CrO₄^2-+4H₂O；③H₂O₂在酸性條件下具有還原性，能將+6價Cr還原為+3價Cr．
（1）實驗中所用KOH濃度為6mol?L^-1，現(xiàn)用KOH固體配制250mL 6mol?L^-1的KOH溶液，除燒杯、玻璃棒外，還必需用到的玻璃儀器有

 

．
（2）由于含鉻廢液中含有少量的K₂Cr₂O₇，抽濾時可用

 

代替布氏漏斗；抽濾過程中要及時觀察吸濾瓶內(nèi)液面高度，當快達到支管口位置時應進行的操作為

 

．
（3）濾液Ⅰ酸化前，進行加熱的目的是

 

．冰浴、過濾后，應用少量冷水洗滌K₂Cr₂O₇，其目的是

 

．
（4）下表是相關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)：

物質(zhì)	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

根據(jù)溶解度數(shù)據(jù)，操作Ⅰ具體操作步驟為①

 

、②

 

．
（5）稱取產(chǎn)品重鉻酸鉀試樣2.000g配成250mL溶液，取出25.00mL于錐形瓶中，加入10mL 2mol?L^-1 H₂SO₄和足量碘化鈉（鉻的還原產(chǎn)物為Cr³⁺），放于暗處5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示劑，用0.1200mol?L^-1 Na₂S₂O₃標準溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
①若實驗中共用去Na₂S₂O₃標準溶液30.00mL，所得產(chǎn)品的中重鉻酸鉀的純度為

 

（設整個過程中其它雜質(zhì)不參與反應）．
②若滴定管在使用前未用Na₂S₂O₃標準溶液潤洗，測得的重鉻酸鉀的純度將：

 

（填“偏高”、“偏低”、或“不變”）．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,化學方程式的有關(guān)計算,配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液

專題：實驗設計題

分析：實驗室對含鉻廢液（含有Cr³⁺、Fe³⁺、K⁺、SO₄^2-、NO₃^-和少量Cr₂O₇^2-）回收，先加KOH把Cr³⁺、Fe³⁺轉(zhuǎn)化沉淀分離出來，再向沉淀中加雙氧水和KOH，把Cr（OH）₃轉(zhuǎn)化為CrO₄^2-，酸性條件下CrO₄^2-轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，通過蒸發(fā)濃縮，過濾得到K₂Cr₂O₇；
（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）由于含鉻廢液中含有少量的K₂Cr₂O₇，抽濾時可用玻璃砂漏斗代替布氏漏斗；實驗時，當吸濾瓶中液面高度快達到支管口位置時，為防止液體進入其它裝置應該倒出部分液體；
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，受熱易分解；K₂Cr₂O₇在冷水中的溶解度較小；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知溫度較高時K₂Cr₂O₇的溶解度較大，其它物質(zhì)的溶解度較小，蒸發(fā)濃縮使雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為固體析；，
（5）①根據(jù)反應：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，碘單質(zhì)遇到淀粉時，溶液的藍色消失，據(jù)此來回答并計算純度；
②滴定管在滴定前有氣泡，會造成V（標準）偏大．

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）由于含鉻廢液中含有少量的K₂Cr₂O₇，抽濾時可用玻璃砂漏斗代替布氏漏斗，實驗時，當吸濾瓶中液面高度快達到支管口位置時，為防止液體進入其它裝置應該倒出部分液體，所以其操作方法是：拔掉吸濾瓶上的橡皮管，從吸濾瓶上口倒出溶液；
故答案為：玻璃砂漏斗，拔掉吸濾瓶上的橡皮管，從吸濾瓶上口倒出溶液；
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，受熱易分解，所以通過加熱來除去H₂O₂；K₂Cr₂O₇在冷水中的溶解度較小，用少量冷水洗滌K₂Cr₂O₇，能除去晶體表面殘留的雜質(zhì)，還能減小K₂Cr₂O₇的損耗；
故答案為：除去H₂O₂；除去晶體表面殘留的雜質(zhì)，減小K₂Cr₂O₇的損耗；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知溫度較高時K₂Cr₂O₇的溶解度較大，其它物質(zhì)的溶解度較小，蒸發(fā)濃縮使雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為固體析，溫度較高時K₂Cr₂O₇不析出固體，所以要趁熱過濾；
故答案為：①蒸發(fā)濃縮； ②趁熱過濾；
（5）①由反應Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可得反應的關(guān)系式為Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根據(jù)關(guān)系式計算．
     Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
   1mol       3mol   6mol
    n               0.2400×30×10^-3mol
則250ml含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=

0.2400×30×10-3

6

×10，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀純度為

0.2400×30×10-3×10×294

6×4.000

×100%=88.2%，
故答案為：88.2%；
②裝Na₂S₂O₃標準液的滴定管在滴定前有氣泡滴定后沒有氣泡，會造成V（標準）偏大，則計算出Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量偏大，重鉻酸鉀的物質(zhì)的量偏大，則測得的重鉻酸鉀的純度將偏高；
故答案為：偏高．

點評：本題考查較為綜合，涉及溶液的配制、氧化還原反應、溶解平衡以及滴定操作等問題，題目難度中等，本題注意從質(zhì)量守恒的角度利用關(guān)系式法計算純度．