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1、
第3章金屬及其化合物(6)
1.(2018金華模擬)電鍍污泥是指電鍍廢水處理后產(chǎn)生的污泥和鍍槽淤泥,被列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄,屬于第十七類(lèi)危險(xiǎn)廢物。電鍍污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì),工業(yè)上通過(guò)“中溫焙燒—鈉氧化法”回收得到Na2Cr2O7等物質(zhì)。
已知:①水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì);
②不同鈉鹽在不同溫度下的溶解度(g)如下表。
溫度
物質(zhì)
20 ℃
60 ℃
100 ℃
Na2SO4
19.5
45.3
42.5
Na2Cr2O7
183
269
415
Na2CrO4
8
2、4
115
126
(1)水浸后的溶液呈__堿__(填“酸”“堿”或“中”)性。
(2)完成氧化焙燒過(guò)程中生成Na2CrO4的化學(xué)方程式:__4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O2===4Na2CrO4+4CO2+6H2O__。
(3)濾渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2、__Al(OH)3__。
(4)“系列操作”中為繼續(xù)加入H2SO4,__蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶__(填操作方法),過(guò)濾。繼續(xù)加入H2SO4的目的是__促進(jìn)平衡2CrO+2H+Cr2O+H2O向正反應(yīng)方向移動(dòng),盡可能生成更多溶解度更大的Na2Cr2O7__(結(jié)合平衡移動(dòng)原理予以說(shuō)明)。
(5)工業(yè)上還可以在水浸過(guò)濾
3、后的溶液(Na2CrO4)中加入適量H2SO4,用石墨作電極電解生產(chǎn)金屬鉻,寫(xiě)出生成鉻的電極反應(yīng)方程式:__CrO+8H++6e-===Cr+4H2O__。
解析 (1)水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都為強(qiáng)堿弱酸鹽,水解呈堿性。(2)氧化焙燒過(guò)程中有氧氣參加反應(yīng),根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)生成水,反應(yīng)的方程式為4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O2===4Na2CrO4+4CO2+6H2O。(3)Zn(OH)2、Al(OH)3具有兩性,水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì),加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到Zn(OH)2、Al(OH)3沉淀
4、。(4)水浸后溶液中存在Na2CrO4,加入硫酸發(fā)生反應(yīng):2CrO+2H+Cr2O+H2O,可使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到晶體。(5)生成鉻的電極發(fā)生還原反應(yīng),CrO得到電子生成Cr,反應(yīng)的電極方程式為CrO+8H++6e-===Cr+4H2O。
2.(2018臺(tái)州模擬)過(guò)氧化尿素是一種新型漂白、消毒劑,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日用化工等領(lǐng)域。用低濃度的雙氧水和飽和尿素溶液在一定條件下可以合成過(guò)氧化尿素。反應(yīng)的方程式為CO(NH2)2+H2O2CO(NH2)2H2O2。過(guò)氧化尿素的部分性質(zhì)如下:
分子式
外觀(guān)
熱分解溫度
熔點(diǎn)
溶解性
CO(NH2)2
5、H2O2
白色晶體
45 ℃
75~85 ℃
易溶于水、有機(jī)溶劑
合成過(guò)氧化尿素的流程及反應(yīng)裝置圖如下:
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)儀器X的名稱(chēng)是__三頸燒瓶__;冷凝管中冷卻水從__b__(填“a”或“b”)口出來(lái)。
(2)該反應(yīng)的溫度控制在30 ℃而不能過(guò)高的原因是__防止雙氧水和過(guò)氧化尿素分解__。
(3)步驟①宜采用的操作是__C__(填字母)。
A.加熱蒸發(fā) B.常壓蒸發(fā)
C.減壓蒸發(fā)
(4)若實(shí)驗(yàn)室制得少量該晶體,過(guò)濾后需要用冷水洗滌,具體的洗滌操作是__沿玻璃棒注入蒸餾水至浸沒(méi)晶體,靜置待水自然流下,重復(fù)操作2~3次__。
(5)準(zhǔn)確稱(chēng)取1.00
6、0 g產(chǎn)品于250 mL錐形瓶中,加適量蒸餾水溶解,再加2 mL 6 molL-1 H2SO4,用0.200 0 molL-1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗18.00 mL(尿素與KMnO4溶液不反應(yīng)),則產(chǎn)品中CO(NH2)2H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_84.60%__;若滴定后俯視讀數(shù),則測(cè)得的過(guò)氧化尿素含量__偏低__(填“偏高”“偏低”或“不變”)。
解析 (1)儀器X的名稱(chēng)是三頸燒瓶;冷凝管中冷卻水采用逆流的方法進(jìn)出,所以下口a是進(jìn)水口、上口b是出水口。(2)雙氧水和過(guò)氧化尿素在溫度高時(shí)易分解,為防止雙氧水和過(guò)氧化尿素分解,所以需要溫度控制在30 ℃而不能過(guò)高。(3)加熱易導(dǎo)致雙
7、氧水和過(guò)氧化尿素分解,所以需要減壓蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到產(chǎn)品。(5)已知尿素與KMnO4溶液不反應(yīng),發(fā)生的反應(yīng)為
5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===8H2O+2MnSO4+K2SO4+5O2↑
5 2
n mol 0.200 0 molL-10.018 L
則n=0.009 mol,所以CO(NH2)2H2O2為0.009 mol,其質(zhì)量為0.009 mol94 gmol-1=0.846 g。所以產(chǎn)品中CO(NH2)2H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%=84.6%;若滴定后俯視讀數(shù)會(huì)導(dǎo)致溶液體積偏小,則導(dǎo)致測(cè)得的過(guò)氧化尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低。
3.重鉻酸鉀是一種常見(jiàn)的強(qiáng)氧化劑
8、。實(shí)驗(yàn)室以精選鉻鐵礦(主要成分可表示為FeOCr2O3,還含有SiO2、Al2O3等雜質(zhì))為原料制備重鉻酸鉀晶體(K2Cr2O7分子式量為294)的流程如下:
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)操作1中發(fā)生的反應(yīng)有4FeOCr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑;Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑;Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑。該步驟在常溫下的反應(yīng)速度較慢,為使反應(yīng)速率增大,可采取的兩條措施是__升高溫度;將原料粉碎(或使用催化劑)__。
(2)固體Y中主要含有__Al(OH)3、H2SiO3__(填化學(xué)式)。
(3)酸化步
9、驟使含鉻物質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)化,請(qǐng)寫(xiě)出離子反應(yīng)方程式:__2CrO+2H+Cr2O+H2O__。
(4)操作4中的化學(xué)反應(yīng)在溶液中能發(fā)生的可能理由是__該條件下,K2Cr2O7的溶解度較小__;獲得K2Cr2O7晶體的操作依次是:加入KCl固體,在水浴上加熱濃縮至__溶液表面出現(xiàn)晶膜(或溶液中析出固體)__,冷卻結(jié)晶,抽濾,洗滌,干燥。
(5)通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)可測(cè)定產(chǎn)品中重鉻酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱(chēng)取重鉻酸鉀試樣1.470 g,用100 mL容量瓶配制成溶液。移取25.00 mL溶液于碘量瓶中,加入適量稀硫酸和足量碘化鉀(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+),放于暗處5 min。然后加入一定量的水,加入淀粉指示劑,
10、用0.150 0 molL-1 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,共消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液36.00 mL。滴定時(shí)發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為I2+2S2O===2I-+S4O,則所測(cè)產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為_(kāi)_72.00%__。
(6)有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中涉及的部分實(shí)驗(yàn)操作的描述,正確的是__AD__(填字母)。
A.粗產(chǎn)品若要進(jìn)一步提純,可以采用重結(jié)晶的方法
B.配制溶液時(shí),用托盤(pán)天平稱(chēng)取試樣后,一般經(jīng)溶解、轉(zhuǎn)移(含洗滌)、定容等步驟,配制成100 mL溶液
C.滴定時(shí),當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液滴入時(shí),溶液變?yōu)樗{(lán)色,且半分鐘內(nèi)不變色,可判斷滴定終點(diǎn)
D.滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù),測(cè)定結(jié)果偏低
解析 (1)加快反應(yīng)速率可以采取升高
11、溫度、粉碎固體、使用催化劑等措施。(2)根據(jù)操作1中發(fā)生的反應(yīng),加水浸取,操作2為過(guò)濾,濾出的固體為Fe2O3;中和加入醋酸,因?yàn)榇姿岬乃嵝员裙杷岷虯l(OH)3強(qiáng),發(fā)生反應(yīng):SiO+2CH3COOH===H2SiO3↓+2CH3COO-、AlO+CH3COOH+H2O===Al(OH)3↓+CH3COO-;操作3為過(guò)濾,得到固體Y是Al(OH)3、H2SiO3;酸化發(fā)生反應(yīng):2CrO+2H+Cr2O+H2O。(5)Cr2O+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O,建立的關(guān)系式為Cr2O~3I2~6S2O,溶液中n(Cr2O)=3610-30.150 0 mol=3.610-3
12、 mol,則質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.610-3294/1.470100%=72%,根據(jù)題目數(shù)據(jù),保留有效數(shù)字為4位,即為72.00 %。(6)通過(guò)結(jié)晶的方法得到晶體,如果一次結(jié)晶,產(chǎn)品不純,可以第二次結(jié)晶等,A項(xiàng)正確;配制溶液時(shí),用電子天平稱(chēng)取試樣,一般經(jīng)過(guò)溶解、冷卻、轉(zhuǎn)移(含洗滌)、振蕩、定容、搖勻等步驟,B項(xiàng)錯(cuò)誤;淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán),判斷滴定終點(diǎn)應(yīng)是藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色,且半分鐘內(nèi)不變色,C項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.鉬是一種過(guò)渡金屬元素,通常用作合金及不銹鋼的添加劑,這種元素可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊接性及韌性,還可增強(qiáng)其耐高溫及耐腐蝕性能。如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬的主要流程圖。
(1)反應(yīng)①的尾氣可以再利用
13、,寫(xiě)出應(yīng)用該尾氣制得的兩種重要化學(xué)試劑:__H2SO4、Na2SO3[或Na2SO4、(NH4)2SO4等]__。
(2)如果在實(shí)驗(yàn)室模擬操作1和操作2,則需要使用的主要玻璃儀器有:__燒杯、漏斗、玻璃棒__。
(3)鉬在空氣中灼燒生成三氧化鉬,三氧化鉬溶于氫氧化鈉溶液生成鉬酸鈉;三氧化鉬不溶于鹽酸或稀硫酸。鉬酸鈉的化學(xué)式為_(kāi)_Na2MoO4__。
(4)工業(yè)上制備還原性氣體CO和H2的反應(yīng)原理為CO2+CH42CO+2H2,CH4+H2OCO+3H2。含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的a L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng),甲烷轉(zhuǎn)化率為90%,用產(chǎn)生的還原性氣體(CO
14、和H2)還原MoO3制鉬,理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為_(kāi)_4.11a_g__。
解析 (1)二氧化硫可收集再利用,制備硫酸和鹽類(lèi)等。(2)操作1和操作2都是分離固體與液體的混合物,都是過(guò)濾操作。(3)鉬酸是二元酸,可直接寫(xiě)出鉬酸鈉。(4)根據(jù)反應(yīng)方程式知,1 mol甲烷完全反應(yīng)生成4 mol還原性氣體,3CO+MoO3Mo+3CO2,3H2+MoO3Mo+3H2O,3 mol還原性氣體理論上生成1 mol鉬。n(CH4)=80%,n(H2+CO)=80%90%4 mol=,n(Mo)= mol= mol,m(Mo)= mol96 gmol-1≈4.11a g。
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375