某工厂用一固体废渣（主要成份为Al2O3·Cr2O3，还含有FeO、SiO2）为...

某工厂用一固体废渣（主要成份为Al2O3·Cr2O3，还含有FeO、SiO2）为主要原料回收利用，生产红矾钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)，同时制备明矾（KAl(SO4)2·12H2O）。其主要工艺流程如下:

己知：NaBiO3不溶于冷水，在碱性条件下能将Cr3+氧化为CrO42-

（1）I、II目的是___________。

（2）实验室中操作④的名称为_______________。

（3）己知：Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=3×10-33。当pH=5.6时Cr(OH)3开始沉淀。室温下，II中需调节溶液pH范围为___________(杂质离子浓度小于1×10-6mol/L视为沉淀完全)。

（4）写出Ⅲ中发生反应的离子方程式_____________。

（5）IV中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化，理由是_____________(结合化学方程式回答)。

（6）写出溶液F和硫酸溶液反应的离子方程式_________，若用足量二氧化碳通入F中，则生成的溶液中离子浓度关系为___________。

使Fe2+转化为Fe3+，并调整pH，使Fe3+和Al3+完全沉淀，与铬元素完全分离蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 5.0≤pH<5.6 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3 酸性条件下CrO42-或Cr2O72-会被Cl-还原为Cr3+ Cr2O72-+6Cl-+l4H+=2Cr3++3Cl2+7H2O AlO2-+4H+ = Al3++2H2O c (K+) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+) >c (CO32-) 【解析】本题考查工艺流程分析，铬铁矿的主要成份为Al2O3·Cr2O3，还含有FeO、SiO2，向铬铁矿中加入过量的硫酸，氧化铝、氧化亚铁和Cr2O3与硫酸反应生成硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铬，SiO2与硫酸不反应，过滤，得到固体A为SiO2，溶液B为硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铬的混合溶液，加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，调节pH形成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，过滤，得到固体C为氢氧化铁和氢氧化铝的混合物，溶液D为硫酸铬溶液，向固体C中加入过量的KOH溶液，得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钾溶液，固体E为氢氧化铁，溶液F为偏铝酸钾溶液，加入稀硫酸，然后蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到明矾；向溶液D中加入过量的NaOH溶液和NaBiO3溶液，发生氧化还原反应生成Bi(OH)3固体和Na2CrO4溶液，溶液E为Na2CrO4溶液，然后酸化得到Na2Cr2O7溶液和Na2SO4溶液，最终得到红矾钠晶体。（1）根据上述分析，I、II 操作的目的是使Fe2+转化为Fe3+，并调整pH，使Fe3+和Al3＋完全沉淀，与铬元素完全分离。（2）操作④是由溶液得到晶体的过程，名称为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。（3）使Al3＋完全除去时c(OH－)3＝Ksp[Al(OH)3]÷c(Al3＋)=1×10-33÷1×10-6mol/L= 1×10-27，c(OH－)=10-9mol/L，此时溶液pH＝5.0，使Fe3＋完全除去时c(OH－)3＝Ksp[Fe(OH)3]÷c(Fe3＋)=3.0×10-39÷1×10-6mol/L= 3×10-33，c(OH－)≈1.4× 10－11mol/L，此时溶液pH≈3.1，而pH＝5.6时Cr(OH)3开始沉淀，所以调节溶液的pH范围为5.0≤pH<5.6。（4）NaBiO3不溶于冷水，在碱性条件下能将Cr3+氧化为CrO42-，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平，Ⅲ中发生反应的离子方程式3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3。（5）因为反应Cr2O72-+6Cl-+l4H+=2Cr3++3Cl2+7H2O，酸性条件下CrO42-或Cr2O72-会被Cl-还原为Cr3+ ，所以IV中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化。（6）溶液F为偏铝酸钾溶液，偏铝酸钾和硫酸反应生成硫酸铝，反应的离子方程式为AlO2-+4H+ = Al3++2H2O。将足量二氧化碳通入偏铝酸钾溶液中生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钾溶液，碳酸氢钾是强碱弱酸盐，HCO3-在溶液中存在水解过程和电离过程，以水解过程为主，溶液显碱性，水解过程是微弱的，则生成的溶液中离子浓度关系为c (K+) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+) >c (CO32-)。

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考点分析：

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碱式碳酸铜（Cu2(OH)2CO3）是名贵的矿物宝石孔雀石的主要成分，应用广泛，如在无机工业中用于制造各种铜化合物，有机工业中用作有机合成催化剂等等，某化学小组为了探究碱式碳酸铜生成条件对其产率的影响，设计了如下实验：

设计原理：取一定体积的碳酸钠溶液（0.5mol/L)于100mL烧杯中，进行加热，恒温后将硫酸铜溶液（5.00mL. 0.5mol/L)在不断搅拌下以一定速度逐滴加入到上述碳酸钠溶液中，反应达平衡后，静止，减压过滤，洗涤，烘干，即得到最终产品，同时有气体放出。

（1）反应原理为：________________。

（2）探究反应原料用量比对反应产物的影响。

该化学小组根据所提供试剂设汁两个实验来说明反应原料用量对产品的影响

提供试剂：0.5mol/LNa2CO3溶液、0.5mol/LCuSO4溶液。

①请填写下表的空白处：

	①	②	③	④
硫酸铜溶液体积/mL	2.0	2.0	2.0	2.0
碳酸钠溶液体积/mL	1.6	2.0		2.8
Na2CO3/CuSO4mol/比)	0.8	1		1.4

②通过实验画图可知：当比值为______，碱式碳酸铜产量最好。

（3）反应温度对产率的影响

在三支试管中各加入2.0mL0.5 mol/LCuSO4溶液另取四支试管各加入由上述实验得到的合适用量的0.5 mol /L Na2CO3溶液。从这两列试管中各取一支将它们分別置于室温、30℃、50℃、100℃的环境中数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中振荡并观察现象，发现：沉淀颜色分别为蓝色沉淀，绿色沉淀、深绿色沉淀，绿色中带有黑色沉淀，实验结果也如上图所示，请思考，为什么温度过髙产率反而下降_______，该实验加热方式为____________。

（4）分析所制得的碱式碳酸铜的质量分数。

将已准确称量的0.5g试样样品放入300mL的锥形瓶中，加入5mL醋酸，适热使其溶解，再用l00mL水将其稀释。加入2.5gKI振荡混合，经过5分钟后，加入数滴淀粉溶液，用0.1mol/L的硫代硫酸钠溶液进行滴定。当_______时即达滴定的终点。

反应的原理：2Cu2++4I- =2CuI+I2，I2+2S2O32-=2I-+S4O62-

用0.lmol/L硫代硫酸钠40 mL，那么试样中铜的质量百分率为________。该溶液的滴定度为_______。（毎毫升标准溶液相当于被测物质的质量，单位是g/mL或mg/mL)(保留三位有效数字）。

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实验测得pH=1.0的某溶液中还可能大量存在：Na+、Fe2+、Al3+、NH4+、SO42-、Cl-中的若干种离子，现进行了如下实验：

步骤I. 取该溶液10.0mL，加入过量1.0mol/LBa(NO3)2溶液，产生白色沉淀A和无色气体B，B遇空气立即变为红棕色：

步骤II. 向I所得的溶液中加入过量1.0mol/LNaOH溶液，有红褐色沉淀C和无色刺激性气体D生成。用铂丝蘸取所得溶液，在火焰上灼烧，火焰呈黄色；

步骤III. 向II所得的溶液中通入过量CO2有沉淀E生成。下列推断错误的是（）

A. 步骤I中白色沉淀A的化学式为BaSO4

B. 步骤Ⅱ中产生沉淀C的反应：Fe3+ + 3OH-=Fe(OH)3↓

C. CO2先后分别与 NaOH(aq)、NaAlO2(aq)反应

D. 原溶液一定含有：Na+、Fe2+、Al3+、SO42-

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—定温度下，下列溶液的离子浓度关系式正确的是（）

A. pH=5 的H2S溶液中，c(H+)>c(HS-)=1×10-5mol/L

B. 将等物质的量的Na2CO3和NaHCO3混合溶于水中：

C. pH之和为14的H2C2O4与NaOH 溶液混合：c(Na+)>c(H+)>c(OH-)>c(HC2O4-)

D. 0.1 mol / L 的硫酸铵溶液中：c(SO42-)>c(NH4+)> c(H+)> c(OH-)

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碱性硼化钒（VB2)—空气电池工作时反应为：4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5，用该电池电解100mL 硫酸铜溶液，实验装置如图所示（b、c均为惰性电极)，当外电路中通过0.02mol电子时，B装置两极共收集到0.224L气体（标准状况)。下列说法正确的是（）

A. 电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，然后有气泡产生

B. VB2为负极，电极反应为：2VB2+11H2O-22e-=V2O5+2B2O3+22H+

C. 电池内部OH-移向a电极，溶液pH保持增大

D. 忽略溶液体积变化，电解后B装置中溶液的pH为1

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下列实验能达到相应目的的是（）

A. A B. B C. C D. D

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试题属性

题型：简答题
难度：中等