題型二以“化工流程”為載體的綜合考查型1．(2017·湖北省武昌區高三5月調研考試)鉻渣(鉻主要以Cr2O3形式存在，同時含有Al2O3、SiO2等雜質)是鉻電鍍過程中產生的含鉻污泥，實現其綜合利用，可減少鉻產生的環境污染。鉻渣綜合利用工藝流程如下：請回答下列問題：(1)焙燒得到的產物含有Na2CrO4和一種無污染的氣體，則生成Na2CrO4的反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)除去浸出液中的雜質最好加入________(填試劑名稱)來調節pH。除去鋁元素的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)理論上加入醋酸鉛、硝酸鉛均可以得到鉻酸鉛沉淀，工藝流程中不選用醋酸鉛的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)鉻酸鉛是一種用于水彩和油彩的筑色顏料。遇到空氣中的硫化物顏色會變黑，該過程的化學方程式為____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)實驗室常利用Cr3＋在堿性溶液中的還原性，使其轉化為CrOeq\o\al(2－,4)，從而實現與Al3＋的分離，這個過程中需要加入的試劑是________________________(填化學式)，分離操作是________________________________________________________________________。答案(1)5Cr2O3＋14NaOH＋6NaNO3=10Na2CrO4＋3N2↑＋7H2O(2)硝酸AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓(3)不引入新的雜質；得到的NaNO3可以循環利用(4)PbCrO4＋H2S=PbS＋H2CrO4(5)NH3·H2O、H2O2過濾解析本題主要考查離子反應。(1)焙燒得到的產物含有Na2CrO4和一種無污染的氣體氮氣，則生成Na2CrO4的反應的化學方程式為5Cr2O3＋14NaOH＋6NaNO3=10Na2CrO4＋3N2↑＋7H2O。(2)為了不引入新的雜質，除去浸出液中的雜質最好加入硝酸來調節pH。除去鋁元素的離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓。(3)工藝流程中不選用醋酸鉛的原因是不引入新的雜質；得到的NaNO3可以循環利用。(4)鉻酸鉛遇到空氣中的硫化物顏色會變黑，該過程的化學方程式為PbCrO4＋H2S=PbS＋H2CrO4。(5)加入NH3·H2O提供堿性環境，而且將Al3＋轉化為氫氧化鋁沉淀，NH3·H2O不會溶解氫氧化鋁沉淀，加入H2O2將Cr3＋氧化為CrOeq\o\al(2－,4)，不會引入雜質，所以這個過程中需要加入的試劑是NH3·H2O、H2O2，分離操作是過濾。2．(2017·四川省雙流中學高三下學期第二次適應性考試)氯化鋇是白色的晶體，易溶于水，微溶于鹽酸和硝酸，難溶于乙醇和乙醚，易吸濕，需密封保存。工業上制備BaCl2·2H2O有如下兩種途徑：途徑1：以重晶石(主要成分BaSO4)為原料，流程如下：炭鹽酸↓↓重晶石礦→eq\x(高溫焙燒)→eq\x(溶解)→eq\x(過濾)eq\o(→,\s\up7(濾液))eq\x(結晶)↓↓↓COH2S BaCl2·2H2O(1)寫出“溶解”時反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“高溫焙燒”時必須加入過量的炭，同時還要通入空氣，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)結晶得到的晶體，需用乙醇洗滌的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。途徑2：以毒重石(主要成分BaCO3，含CaCO3、MgCO3、Fe2O3、SiO2等雜質)為原料，流程如下：已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。Ca2＋Mg2＋Fe3＋開始沉淀時的pH11.99.11.9完全沉淀時的pH13.911.13.7(4)濾渣Ⅰ的成分為__________________________(填化學式)。(5)濾渣Ⅱ中含________________________(填化學式)。過濾析出后，濾液中含有的Mg2＋濃度為________________________。(6)加入H2C2O4時應避免過量，其原因是為了防止生成______________________(填化學式)。答案(1)BaS＋2HCl=BaCl2＋H2S↑(2)使硫酸鋇得到充分還原，提高BaS的產量；該反應為高溫反應，碳和氧氣反應放出熱量維持所需要的高溫條件(3)氯化鋇難溶于乙醇，(水和乙醇互溶)洗滌時減少產品的損失(4)SiO2、Fe(OH)3(5)Mg(OH)2、Ca(OH)21.8×10－8mol·L－1(6)BaC2O4解析(1)重晶石礦經過高溫焙燒的產物用鹽酸溶解，產生了硫化氫，根據復分解反應的原理，硫酸鋇焙燒生成了BaS，因此溶解的化學方程式：BaS＋2HCl=BaCl2＋H2S↑。(2)根據“高溫焙燒”可知，此步需要維持高溫，也可以使硫酸鋇得到充分還原，提高BaS的產量，碳和氧氣反應放出熱量維持所需要的高溫條件。(3)根據信息可知，氯化鋇易溶于水，微溶于鹽酸和硝酸，難溶于乙醇和乙醚，用乙醇洗滌，可以減少產品的損失。(4)二氧化硅不溶于鹽酸和氨水，因此濾渣中含有二氧化硅，鹽酸溶解氧化鐵生成鐵離子。氨水調節溶液的pH＝8時，鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，因此濾渣中還含有氫氧化鐵。(5)pH＝12.5時，溶液中的鈣離子和鎂離子轉化為氫氧化鈣和氫氧化鎂沉淀，根據pH＝12.5時，c(OH－)＝10－1.5mol·L－1，Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)×c2(OH－)＝1.8×10－11，c(Mg2＋)＝1.8×10－8mol·L－1。(6)H2C2O4過量時，當Q＞Ksp(BaC2O4)，可能會生成BaC2O4沉淀，因此H2C2O4應避免過量。3．(2017·南陽市第一中學高三第三次模擬考試)鈧及其化合物具有許多優良的性能，在宇航、電子、超導等方面有著廣泛的應用。從鈦白工業廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)中提取氧化鈧(Sc2O3)的一種流程如下：回答下列問題：(1)洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成。混合的實驗操作是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)先加入氨水調節pH＝3，過濾，濾渣主要成分是____________；再向濾液加入氨水調節pH＝6，濾液中Sc3＋的濃度為_____________________________________________。[已知：Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31](3)用草酸“沉鈧”。25℃時pH＝2的草酸溶液中eq\f(cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)＝________(保留兩位有效數字)。寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式_______________________________________________________________________________________________________________。[已知Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5](4)草酸鈧“灼燒”氧化的化學方程式為_______________________________________________________________________________________________________________。(5)廢酸中含鈧量為15mg·L－1，VL廢酸最多可提取Sc2O3的質量為________。答案(1)將濃硫酸沿燒杯內壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入H2O2中，并不斷攪拌(2)Fe(OH)39.0×10－7mol·L－l(3)3.8×10－22Sc3＋＋3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓＋6H＋(4)2Sc2(C2O4)3＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Sc2O3＋12CO2(5)0.023Vg解析(1)不同的液體在混合時，一般是先加密度較小、易揮發的，后加密度大、難揮發的，若混合時放熱，則最后加受熱易分解的。因此，混合的實驗操作是將濃硫酸沿燒杯內壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入H2O2中，并不斷攪拌。(2)廢酸中含鈧、鈦、鐵、錳等離子，洗滌“油相”已除去大量的鈦離子。根據Ksp[Mn(OH)2]＝1.9×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31，可以求出余下3種離子沉淀完全(離子濃度小于10－5mol·L－1)的pH，發現錳離子沉淀完全時pH約為10，鈧離子沉淀完全的pH約為5，而鐵離子沉淀完全的pH約為3，所以先加入氨水調節pH＝3，過濾，濾渣的主要成分是Fe(OH)3；再向濾液加入氨水調節pH＝6，此時溶液中c(OH－)＝10－8mol·L－1，濾液中Sc3＋的濃度為eq\f(9.0×10－31,10－83)＝9.0×10－7(mol·L－1)。(3)25℃時pH＝2的草酸溶液中，eq\f(cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)＝eq\f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))×eq\f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)×eq\f(1,c2H＋)＝Ka2(H2C2O4)×Ka1(H2C2O4)×eq\f(1,c2H＋)＝6.4×10－5×5.9×10－2×eq\f(1,10－22)≈3.8×10－2(保留兩位有效數字)。“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式2Sc3＋＋3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓＋6H＋。(4)草酸鈧“灼燒”氧化的化學方程式為2Sc2(C2O4)3＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Sc2O3＋12CO2。(5)廢酸中含鈧量為15mg·L－1，則VL廢酸中含鈧的質量為15×10－3g·L－1×VL＝0.015Vg，所以最多可提取Sc2O3的質量為eq\f(0.015Vg,45)×eq\f(138,2)＝0.023Vg。4．重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經處理達標后才能排放。Ⅰ.某工業廢水中主要含有Cr3＋，同時還含有少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性較強。為回收利用，通常采用如下流程處理：注：部分陽離子常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見下表。氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Al(OH)3Cr(OH)3pH3.79.611.189(>9溶解)(1)氧化過程中可代替H2O2加入的試劑是________(填字母，下同)。A．Na2O2 B．HNO3C．FeCl3 D．KMnO4(2)加入NaOH溶液調整溶液pH＝8時，除去的離子是________；已知鈉離子交換樹脂的原理：Mn＋＋nNaR→MRn＋nNa＋，此步操作被交換除去的雜質離子是________。A．Fe3＋ B．Al3＋C．Ca2＋ D．Mg2＋(3)還原過程中，每消耗172.8gCr2Oeq\o\al(2－,7)轉移4.8mole－，該反應離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.酸性條件下，六價鉻主要以Cr2Oeq\o\al(2－,7)形式存在，工業上常用電解法處理含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的廢水。實驗室利用如圖裝置模擬處理含Cr2Oeq\o\al(2－,7)廢水，陽極反應式是Fe－2e－=Fe2＋，陰極反應式是2H＋＋2e－=H2↑(1)電解時能否用Cu電極來代替Fe電極？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)電解時陽極附近溶液中Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉化為Cr3＋的離子方程式為________________________________________________________________________。(3)上述反應得到的金屬陽離子在陰極區可沉淀完全，從其對水的電離平衡影響角度解釋其原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若溶液中初始含有0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)，則生成的陽離子全部轉化成沉淀的質量是________g。答案Ⅰ.(1)A(2)ABCD(3)3S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋13H2O=6SOeq\o\al(2－,4)＋8Cr(OH)3↓＋2OH－Ⅱ.(1)不能因陽極產生的Cu2＋不能使Cr2Oeq\o\al(2－,7)還原到低價態(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(3)水中的H＋在陰極區放電，H＋濃度減小促使水的電離平衡H2OH＋＋OH－向右移動，陰極區OH－濃度增大與金屬陽離子在陰極區結合而沉淀完全(4)84.8解析Ⅰ.某工業廢水中主要含有Cr3＋，同時還含有少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時Cr3＋被氧化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)，加氫氧化鈉調節pH＝8，則Fe3＋、Al3＋轉化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，過濾，濾液中主要含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)、Ca2＋和Mg2＋等，通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2＋和Mg2＋，然后加Na2S2O3把Cr2Oeq\o\al(2－,7)還原為Cr3＋，再調節pH得到Cr(OH)(H2O)5SO