山东省泰安第二中学高三培优训练之大题百练（一）工艺流程题1.欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去。某含铬废水处理的主要流程如下图所示：（1）已知Cr2O72-存在平衡:2CrO42-(黄色）+2H+Cr2O72-(橙色）+H2O，则在强酸条件下，溶液的颜色为______________。废水中常含有Fe3+，请写出检验Fe3+的试剂的名称：___________。（2）初沉池中加入明矾作沉降剂，其作用的原理是（用离子方程式表示）__________________________________________。(3)请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式：______Cr2O72-+______HSO3-+______═______Cr3++______SO42-+______H2O．反应中还原1molCr2O72-，需要_______molNaHSO3。（4）根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是：H++OH-=H2O和_____________________________________．证明Cr3+沉淀完全的方法是______________________________________。（5）常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=1×10-32，溶液的pH至少为__________，才能使Cr3+沉淀完全（当溶液中离子浓度小于10-5mol/L时可视为该离子不存在）。（6）工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水．实验室利用如图模拟处理含Cr2O72-的废水，阳极反应式是___________________，阴极反应式是______________．①Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是______，②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影响的角度解释其原因__________________________________________________________________________．答案：（1）黄色硫氰化钾（或硫氰酸钾）（2）Al3++3H2O=Al（OH）3（胶体）+3H+或Al3++3H2O⇌Al（OH）3+3H+； （3）Cr2O72-+3HSO3-+5H+═2Cr3++3SO42-+4H2O，（4）Cr3++3OH-═Cr（OH）3↓测定溶液的pH，若pH≥8，则证明Cr3+沉淀完全（6）阳极：Fe-2e-=Fe2+阴极：2H++2e-=H26Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O阴极反应消耗了水中的H+，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。2．（16分）利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4]，生产铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产步骤如下：已知：TiOSO4可溶于水，在水中可以电离为TiO2+和SO42—。请回答：（1）步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是。（2）滤渣的主要成分为TiO2•xH2O，写出TiOSO4水解生成TiO2•xH2O的化学方程式。（3）硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为。（4）用平衡移动的原理解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因。（5）步骤④的离子方程式是。（6）步骤⑥必须控制一定的真空度，原因是有利于蒸发水以及。（7）为测定步骤②中所得晶体中FeSO4·7H2O的质量分数，取晶体样品ag，溶于稀硫酸配成100.00mL溶液，取出20.00mL溶液，用KMnO4溶液滴定（杂质与KMnO4不反应）。若消耗0.1000mol•L-1KMnO4溶液20.00mL，所得晶体中FeSO4·7H2O的质量分数为（用a表示）。答案：（1）过滤；（2分）（2）TiOSO4+（x+1）H2O═TiO2•xH2O↓+H2SO4（2分）（3）1：4（2分）（4）FeCO3（s）⇌Fe2+（aq）+CO32-（aq），CO32-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液（3分）（5）Fe2++2HCO3-═FeCO3↓+H2O+CO2↑（2分）（6）防止Fe2+被氧化（2分）（7）（3分）3．（16分）某电镀铜厂有两种废水需要处理，一种废水中含有CN—离子，另一种废水中含有Cr2O2-7离子。该厂拟定如图19所示的废水处理流程。回答以下问题：（1）上述处理废水的流程中主要使用的方法是。（2）②中使用的NaClO溶液呈碱性，用离子方程式解释原因。（3）②中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为。（4）③中反应时，每0.4molCr2O2-7转移2.4mole-，该反应的离子方程式为。（5）取少量待检水样于试管中，先加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，继续加入NaOH溶液，直到不再产生蓝色沉淀为止，再加入Na2S溶液，有黑色沉淀生成，且蓝色沉淀逐渐减少。请你使用化学用语，结合必要的文字解释其原因。答案：（1）氧化还原法（2分）（2）ClO- +H2OHClO+OH- （3分）（3）CN- +ClO-==CNO- +Cl-（3分）（4）3S2O32-+4Cr2O72-+26H+==6SO42- +8Cr3++13H2O（3分）（5）待检水样中含有Cu2+，Cu2+ +2OH-==Cu(OH)2↓，Cu(OH)2(s)+S2- (aq)==CuS(s)+2OH- (aq)[未标状态也可，或Cu(OH)2Cu2++2OH- ，Cu2++S2-=CuS↓] ；CuS比Cu(OH)2更难溶（或溶解度更小）。（4分）4．（12分）用软锰矿（主要成分为MnO2）生产高锰酸钾产生的锰泥中，还含有18％的MnO2、3％的KOH（均为质量分数），及少量Cu、Pb的化合物等，用锰泥可回收制取MnCO3，过程如下图：（1）锰泥中加入H2SO4、FeSO4混合溶液，反应的离子方程式是__________。（2）经实验证明：MnO2稍过量时，起始H2SO4、FeSO4混合溶液中c（H＋）／<0.7时，滤液1中能够检验出有Fe；≥0.7时，滤液1中不能检验出有Fe2＋。①检验Fe2＋是否氧化完全的实验操作是__________。②生产时H2SO4、FeSO4混合溶液中c（H＋）／c（Fe2＋）控制在0.7～1之间，不宜过大，请从节约药品的角度分析，原因是__________。若c（H＋）／c（Fe2＋）>1，调节c（H＋）／c（Fe2＋）到0.7～1的方法是__________。（3）写出滤液2中加入过量NH4HCO3反应的离子方程式__________。（4）上述过程锰回收率可达95％，若处理1740kg的锰泥，可生产MnCO3__________kg（已知相对分子质量：MnO287；MnCO3115）。【答案】（12分）（1）（2分）（2）①取少量滤液1，加入铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，证明Fe2＋被氧化完全。②过大，在调节pH环节会多消耗氨水（2分）向混合溶液中加适量铁粉（2分）（3）（2分）（4）393.3（2分）5．用湿法制磷酸副产品氟硅酸（H2SiF6）生产无水氟化氢的工艺如下图所示：已知：氟硅酸钾（K2SiF6）微酸性，有吸湿性，微溶于水，不溶于醇。在热水中水解成氟化钾、氟化氢及硅酸。（1）写出反应器中的化学方程式：（2）在实验室过滤操作中所用的玻璃仪器有：；在洗涤氟硅酸钾（K2SiF6）时常用酒精洗涤，其目的是：；（3）该流程中哪些物质可以循环使用：(用化学式表达)（4）氟化氢可以腐蚀刻画玻璃，在刻蚀玻璃过程中也会生成H2SiF6，试写出该反应方程式：；（5）为了测定无水氟化氢的纯度，取标况下的气体产物2.24L，测得质量为3.1g，并将气体通入含足量的Ca(OH)2溶液中，得到5.85gCaF2沉淀，则无水氢氟酸质量分数为：。（保留2位有效数字）【答案】（14分）（1）H2SiF6+K2SO4=H2SO4+K2SiF6↓；（2分）（2）烧杯、漏斗、玻璃棒(3分)氟硅酸钾不溶于酒精，减少用水洗涤溶解氟硅酸钾损失(1分)（3）H2SO4、K2SO4（2分）（4）6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O（2分）【解析】（1）根据题意知，氟硅酸与硫酸钾反应后得到硫酸和氟硅酸钾，所以方程式为：H2SiF6+K2SO4=H2SO4+K2SiF6↓；（2）过滤实验用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。因为氟硅酸钾微溶于水，不溶于醇，减少用水洗涤溶解氟硅酸钾损失。（3）通过流程可看出硫酸有进有出，可以循环使用，硫酸钾也可以循环使用。（4）氟化氢和二氧化硅反应生成了氟硅酸和水，方程式为：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O。（5）氟化钙的物质的量为5.85g/78gmol－1=0.075mol，所以吸收的氟化氢的物质的量为0.15mol，氟化氢的质量为3克，质量分数=3/3.1=97%。6．下面是利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程。已知：①Fe3+Cu2+开始沉淀的pH分别2.7、5.4，完全沉淀的pH分别为3.7、6.4;②KSP[(Cu(OH)2]=2×10-20（1）溶解操作中需要配制含铜64g/L的硫酸铜溶液100L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为Kg。（2）氧化步骤中发生的离子反应方程式为①②AsO2—+H2O2+H+=H3AsO4③H3AsO4+Fe3+=FeAsO4↓+3H+（3）若要检验调节pH后溶液的Fe3+是否除尽，方法是；氧化后需要将溶液进行稀释，稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过mol·L-1。（4）固体I的主要成分除FeAsO4外还有，操作Ｉ为____________（5）利用以上电镀级硫酸铜作为电解质溶液，电解粗铜（含铁、银杂质）制备纯铜，写出阳极发生的电极反应方程式【答案】（16分）（1）16（2分）（2）H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O（2分）（3）取少量溶液Ⅰ于试管,加入几滴KSCN溶液，若溶液不出现红色，则说明Fe3+已经除尽；2×10-2（各2分，共4分）（4）Fe(OH)3、CaCO3（各1分，共2分）；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤干燥（2分，答对两个给即可）（5）Fe—2e—=Fe2+；Cu—2e—=Cu2+（各2分，共4分）7．重铬酸钾(K2Cr2O7)是工业上重要的氧化剂,实验室利用铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3)模拟工业生产制备重铬酸钾的主要工艺如下:回答下列问题:(1)铬铁矿中的SiO2和Al2O3在反应器中与纯碱共热反应转变为可溶性盐,写出Al2O3与碳酸钠反应的化学方程式: 。(2)反应器中发生的主要反应为6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。Fe2O3可进一步转化为NaFeO2。NaFeO2在操作Ⅰ中强烈水解,写出NaFeO2水解的化学方程式: 。(3)操作Ⅱ的目的是 。(4)操作Ⅲ中的Cr转化为Cr2,写出此可逆反应的离子方程式: 。(5)称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于锥形瓶中,加入10mL2mol·L-1H2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+),放于暗处5min,然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示剂,用0.1200mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点时用去Na2S2O3标准溶液40.00mL(I2+2S22I-+S4)。①写出重铬酸钾与碘化钾反应的离子方程式: ;②重铬酸钾试样的纯度(设整个过程中其他杂质不参与反应)为 。
