題型二以“化學工藝流程”為載體的綜合考查型1.某化學興趣小組擬探究錫及錫的化合物的部分性質。經查閱資料知：Sn的熔點231℃；SnCl2易被氧化，且易水解；Sn(OH)2常溫下易分解，SnCl4常溫下為無色液體，熔點－33℃，沸點114.1℃，請回答下列問題：(1)該小組用以下流程制備SnSO4晶體：①操作Ⅱ所需的實驗儀器為________________________________________________________________________。②過濾操作中玻璃棒使用的注意事項為________________________________________________________________________。③操作Ⅰ為沉淀的洗滌。請簡述如何判斷沉淀是否洗滌干凈________________________________________________________________________。(2)用熔融的錫與干燥的氯氣制備SnCl4，提供的裝置如下：①裝置Ⅲ為冷凝管，則水流從________進入。②請用大寫英文字母按從左到右順序連接組裝儀器________________________________________________________________________。③有同學指出②中連接的實驗裝置存在不足，不足之處為______________________。(3)測定錫粉質量分數的步驟：取錫粉1.226g溶于鹽酸中，加入過量的FeCl3溶液，再用0.1000mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定Fe2＋，消耗K2Cr2O7溶液32.00mL，發生的反應：6FeCl2＋K2Cr2O7＋14HCl=6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O。則錫粉的質量分數為(雜質不參與反應)____________。答案(1)①蒸發皿、玻璃棒、酒精燈、三腳架(或帶鐵圈的鐵架臺)、火柴②玻璃棒有一定傾斜角，引流時燒杯尖嘴緊靠在玻璃棒上，玻璃棒末端輕靠在三層濾紙上③取洗滌液少許于試管中，滴入用HNO3酸化的AgNO3溶液，若無明顯現象，則證明洗滌干凈；否則洗滌不干凈(2)①Q②BJIKACDGHE(F)③缺少尾氣處理裝置(3)93.18%解析(1)③操作Ⅰ前的過濾，得到的濾液中含有氯離子，判斷沉淀是否洗滌干凈，只需判斷沉淀上是否還吸附有氯離子即可。方法是取洗滌液少許于試管中，滴入用HNO3酸化的AgNO3容液。若無明顯現象，則證明洗滌干凈；否則洗滌不干凈。(2)②用熔融的錫與干燥的氯氣制備SnCl4，首先要制備干燥的氯氣，應該選擇裝置Ⅱ和Ⅵ，且先除氯化氫，再干燥；然后將干燥的氫氣通入Ⅰ中反應生成SnCl4，根據SnCl4的物理性質可知，SnCl4的沸點較低，可以用Ⅲ使之冷凝，用Ⅴ收集生成的SnCl4，為了防止外界水蒸氣等進入裝置，最后連接一個干燥裝置Ⅳ，從左到右組裝儀器的順序為BJIKACDGHE(F)。③反應中的氯氣可能不完全反應，會造成空氣污染。(3)由Sn＋2HCl=SnCl2＋H2↑①，SnCl2＋2FeCl3=SnCl4＋2FeCl2②，6FeCl2＋K2Cr2O7＋14HCl=6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O③，由方程式①②③得知：K2Cr2O7～6FeCl2～3SnCl2～3Sn，n(Sn)＝3n(K2Cr2O7)＝3×0.1000mol·L－1×0.032L＝0.0096mol，m(Sn)＝n(Sn)×M(Sn)＝0.0096mol×119g·mol－1＝1.1424g，錫粉樣品中錫的質量分數＝eq\f(mSn,m樣品)×100%＝eq\f(1.1424g,1.226g)×100%≈93.18%。2.工業上用菱錳礦(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等雜質]為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如下：已知生成氫氧化物沉淀的pH：Mn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2開始沉淀時8.36.32.74.7完全沉淀時9.88.33.76.7注：金屬離子的起始濃度為0.1mol·L－1回答下列問題：(1)含雜質的菱錳礦使用前需將其粉碎，主要目的是________________________________________________________________________；鹽酸溶解MnCO3的化學方程式是________________________________________________________________________。(2)向溶液1中加入雙氧水時，反應的離子方程式是________________________________________________________________________。(3)濾液2中加入稍過量的難溶電解質MnS，以除去Cu2＋，反應的離子方程式是________________________________________________________________________。(4)將MnCl2轉化為MnO2的一種方法是氧化法。其具體做法是用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化，該反應的離子方程式：5Mn2＋＋2ClOeq\o\al(－,3)＋________=________＋________＋________。(5)將MnCl2轉化為MnO2的另一種方法是電解法。①生成MnO2的電極反應式是_______________________________________________；②若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，則無Cl2產生。其原因是________________________________________________________________________。答案(1)增大接觸面積，提高反應速率MnCO3＋2HCl=MnCl2＋CO2↑＋H2O(2)2Fe2＋＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H＋(3)MnS＋Cu2＋=Mn2＋＋CuS(4)4H2OCl2↑5MnO28H＋(5)①Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋②其他條件不變，增大Mn2＋濃度[或增大c(Mn2＋)/c(Cl－]，有利于Mn2＋放電(不利于Cl－放電)解析菱錳礦用鹽酸酸浸后，MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3與鹽酸反應，SiO2不與鹽酸反應，過濾得到濾渣1為SiO2，濾液1中含有氯化錳、氯化亞鐵、氯化銅及剩余的HCl，向濾液中加入生石灰，調節溶液pH＝4，加入過氧化氫將溶液中Fe2＋氧化為Fe3＋，在pH＝4時氧化得到的Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，過濾除去，濾液2中加入MnS，將溶液中Cu2＋轉化為CuS沉淀過濾除去，濾液3中為MnCl2，經一系列轉化得到MnO2，據此分析解題。(2)加入過氧化氫將溶液中Fe2＋氧化為Fe3＋，在pH＝4時氧化得到的Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀，根據電荷守恒有氫離子生成，反應的離子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋4H2O=2Fe(OH)3↓＋4H＋。(4)用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素發生氧化反應，則Cl元素發生還原反應生成Cl2，由于在酸性條件下反應，根據電荷守恒可知，生成物中有H＋生成，根據H元素守恒，可知反應物中缺項物質為H2O，配平后離子方程式：5Mn2＋＋2ClOeq\o\al(－,3)＋4H2O=Cl2↑＋5MnO2＋8H＋。(5)①由題意可知，Mn2＋轉化為MnO2，發生氧化反應，由氧元素守恒可知有水參加反應，由電荷守恒可知應有H＋生成，電極反應式：Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋；②Mn2＋、Cl－都在陽極放電，二者為競爭關系，增大Mn2＋濃度[或增大c(Mn2＋)/c(Cl－)]，有利于Mn2＋放電(不利于Cl－放電)。3.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：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時所需的pH，如下表：氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Al(OH)3Cr(OH)3pH3.79.611.189(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)還原過程在酸性條件下進行，每消耗0.8molCr2Oeq\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，該法用Fe作電極電解含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性廢水，隨著電解進行，在陰極附近溶液pH升高，產生Cr(OH)3溶液。(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)常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝1×10－32，溶液的pH應為________時才能使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1。答案Ⅰ.(1)A(2)ABCD(3)3S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋26H＋=6SOeq\o\al(2－,4)＋8Cr3＋＋13H2OⅡ.(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)5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)5SO4。(1)加氧化劑主要目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時不能引入新的雜質，所以可以用Na2O2代替H2O2。(2)根據表中數據可知，pH＝8時，Fe3＋、Al3＋轉化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，則Fe3＋、Al3＋被除去；通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2＋和Mg2＋。(3)每消耗0.8molCr2Oeq\o\al(2－,7)轉移4.8mole－，則1molCr2Oeq\o\al(2－,7)轉移6mol電子，所以生成Cr3＋，S2Oeq\o\al(2－,3)被氧化為SOeq\o\al(2－,4)，則反應的離子方程式：3S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋26H＋=6SOeq\o\al(2－,4)＋8Cr3＋＋13H2O。Ⅱ.(1)若用Cu電極來代替Fe電極，在陽極上銅失去電子得到的陽離子是銅離子，該離子不具有還原性，不能和重鉻酸根之間發生反應。(2)當c(Cr3＋)＝10－5mol·L－1時，溶液的c(OH－)＝eq\r(3,\f(10－32,10－5))mol·L－1＝10－9mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(10－14,10－9)mol·L－1＝10－5mol·L－1，pH＝5。4.鐵鹽是中學化學常見的鹽。下面是以富含硫酸亞鐵的工業廢液為原料生產氧化鐵和制備草酸亞鐵晶體(FeC2O4·xH2O)的工藝流程圖(部分操作和條件略)。請回答下列問題：已知：①pH＞4時，Fe2＋易被氧氣氧化；②NH4HCO3在熱水中會分解；③幾種物質的溶解度(g/l00gH2O)如下：FeSO4·7H2O(NH4)2SO4FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O20℃48753760℃1018838(1)流程圖步驟Ⅰ中，在提純時需要加足量的鐵屑的原因是________________________________________________________________________。(2)在生產氧化鐵的步驟Ⅲ中，生成FeCO3的離子方程式是________________________________________________________________________。(3)上述流程圖制備草酸亞鐵過程中，用稀硫酸調溶液pH至1～2的目的是________________________________________________________________________，趁熱過濾的原因是________________________________________________________。(4)已知煅燒FeCO3的化學方程式是4FeCO3＋O2=2Fe2O3＋4CO2。現煅燒464.0kg的FeCO3，得到316.8kg產品，若產品中雜質只有FeO，則該產品中Fe2O3的質量是____________kg。(5)已知：某溫度時，Ksp(FeC2O4)＝1.0×10－6，Ksp(CaC2O4)＝2.0×10－9，此溫度下，FeC2O4若要在CaCl2溶液中開始轉化為CaC2O4，則CaCl2的濃度必須不低于____________mol·L－1。(6)草酸(H2C2O4)是一種二元弱酸，廣泛分布于動植物體中。已知0.1mol·L－1KHC2O4溶液呈酸性。下列說法正確的是____________(填字母)。a.0.1mol·L－1KHC2O4溶液中：c(K＋)＋c(H＋)＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))＋2c(C2Oeq\o\al(2－,4))＋c(OH－)b.0.1mol·L－1KHC2O4溶液中：c(K＋)＞c(HC2Oeq\o\al(－,4))＞c((H2C2O4)＞c(C2Oeq\o\al(2－,4))c.0.1mol·L－1KHC2O4溶液中滴加等濃度NaOH溶液至中性：c(K＋)＞c(Na＋)d.濃度均為0.1mol·L－1KHC2O4和K2C2O4的混合溶液中：2c(K＋)＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))＋c(C2Oeq\o\al(2－,4))答案(1)除去廢液中的Fe3＋(或Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋)(2)Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(3)防止亞鐵離子水解，防止亞鐵離子被氧化增大雜質的溶解度(防止低溫時雜質析出)，影響產品的純度(4)288.0(5)2.0×10－6(6)ac解析富含FeSO4的工業廢液為原料生產Fe2O3和制備草酸亞鐵晶體(FeC2O4·xH2O)，首先從廢液中提純并結晶出FeSO4·7H2O，將FeSO4·7H2O配制成溶液，FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的濁液，將濁液過濾，用90℃熱水洗滌沉淀，干燥后得到FeCO3固體，煅燒FeCO3，得到Fe2O3固體；FeSO4·7H2O中加入硫酸銨，根據溶解度隨溫度的變化關系，蒸發濃縮得到硫酸亞鐵與硫酸銨的結晶水合物，加入稀硫酸和草酸可制備FeC2O4·xH2O。(2)Fe2＋與HCOeq\o\al(－,3)電離出的COeq\o\al(2－,3)結合生成FeCO3，促使HCOeq\o\al(－,3)的電離，H＋再和HCOeq\o\al(－,3)反應生成水和CO2，即Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋H2O＋CO2↑。(3)FeSO4·7H2O配制成溶液的過程中，亞鐵離子易水解，Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，加入硫酸配制可以使得化學平衡逆向移動，抑制水解；pH＞4時，Fe2＋易被氧氣氧化，故用稀硫酸調溶液pH至1～2的目的也是為了防止二價鐵離子被氧化；趁熱過濾是為了增大雜質的溶解度(防止低溫時雜質析出)，影響產品的純度。(4)假設Fe2O3物質的量為xmol，FeO的物質的量為ymol，那么滿