18.銅、鉻都是用途廣泛的金屬.工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收金屬銅和鉻的流程如圖1:

已知:部分物質(zhì)沉淀的pH如表:
Fe3+Cu2+Cr3+
開始沉淀pH2.14.74.3
完全沉淀pH3.26.7a
CaSO4的溶解度曲線如圖2.
請回答下列問題:
(1)濾液Ⅰ中所含溶質(zhì)主要有Fe2(SO43、Cr2(SO43、CuSO4(填化學(xué)式).
(2)第②步操作中,先加入Ca(OH)2調(diào)節(jié)溶液的pH,調(diào)節(jié)范圍為3.2≤pH<4.3,然后將濁液加熱至80℃趁熱過濾,所得濾渣Ⅱ的成分為Fe(OH)3、CaSO4
(3)第③步操作中,發(fā)現(xiàn)除了生成磚紅色沉淀外,還產(chǎn)生了無色刺激性氣味的氣體.寫出該步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O.
(4)當(dāng)離子濃度≤1×10-5 mol•L-1時,可以認(rèn)為離子沉淀完全.第④步操作中,若要使Cr3+完全沉淀,則室溫下溶液中a的最小值為5.6.已知:Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31,$\root{3}{64}$≈4.0;lg 4=0.6.
(5)Cr(OH)3受熱分解為Cr2O3,用鋁熱法可以冶煉金屬鉻.寫出鋁熱法煉鉻的化學(xué)方程式Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Cr.

分析 向泥料中加入稀硫酸,發(fā)生反應(yīng)Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO43+3H2O,然后過濾得到濾渣I和濾液I,濾液I中溶質(zhì)為Fe2(SO43、Cr2(SO43、CuSO4,向?yàn)V液中加入Ca(OH)2,并調(diào)節(jié)溶液pH,根據(jù)流程圖中濾液II中含有Cr3+、Cu2+,不含 Fe3+,說明濾渣II中含有Fe(OH)3,硫酸鈣屬于微溶物,所以沉淀II成分為Fe(OH)3、CaSO4,要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+發(fā)生沉淀,根據(jù)離子生成沉淀需要pH值知,溶液的pH范圍為3.2-4.3之間;向?yàn)V液中加入NaHSO3,亞硫酸氫鈉具有還原性、銅離子具有氧化性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和磚紅色沉淀Cu2O,硫酸和亞硫酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化硫,離子方程式為2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O,過濾得到Cu2O,向?yàn)V液中加入NaOH并調(diào)節(jié)溶液pH,發(fā)生反應(yīng)Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓,濾液IV中含有NaOH、Na2SO4,據(jù)此分析解答.

解答 解:向泥料中加入稀硫酸,發(fā)生反應(yīng)Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O、CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO43+3H2O,然后過濾得到濾渣I和濾液I,濾液I中溶質(zhì)為Fe2(SO43、Cr2(SO43、CuSO4,向?yàn)V液中加入Ca(OH)2,并調(diào)節(jié)溶液pH,根據(jù)流程圖中濾液II中含有Cr3+、Cu2+,不含F(xiàn)e3+,說明濾渣II中含有Fe(OH)3,硫酸鈣屬于微溶物,所以沉淀II成分為Fe(OH)3、CaSO4,要使Cr3+、Cu2+不沉淀而Fe3+發(fā)生沉淀,根據(jù)離子生成沉淀需要pH值知,溶液的pH范圍為3.2-4.3之間;向?yàn)V液中加入NaHSO3,亞硫酸氫鈉具有還原性、銅離子具有氧化性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和磚紅色沉淀Cu2O,硫酸和亞硫酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化硫,離子方程式為2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O,過濾得到Cu2O,向?yàn)V液中加入NaOH并調(diào)節(jié)溶液pH,發(fā)生反應(yīng)Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓,濾液IV中含有NaOH、Na2SO4,
(1)通過以上分析知,濾液I中溶質(zhì)成分為Fe2(SO43、Cr2(SO43、CuSO4,
故答案為:Fe2(SO43、Cr2(SO43、CuSO4;
(2)Fe3+完全沉淀需要的pH≥3.2,pH=4.3時Cr3+開始產(chǎn)生沉淀,要使鐵離子完全沉淀而其它離子不沉淀,則pH范圍為:3.2≤pH<4.3,通過以上分析知,沉淀II成分為Fe(OH)3、CaSO4,
故答案為:3.2≤pH<4.3; Fe(OH)3、CaSO4;
(3)亞硫酸氫鈉具有還原性、銅離子具有氧化性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和磚紅色沉淀Cu2O,硫酸和亞硫酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化硫,離子方程式為2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O,
故答案為:2H2O+HSO3-+2Cu2+=Cu2O↓+SO42-+5H+、HSO3-+H+=SO2↑+H2O;
(4)當(dāng)離子濃度≤1×10-5mol•L-1時,可以認(rèn)為離子沉淀完全,若要使Cr3+完全沉淀,則c(Cr3+)≤1×10-5mol•L-1,c(OH-)=$\root{3}{\frac{Ksp}{c(Cr{\;}^{3+})}}$=$\root{3}{\frac{6.3×10{\;}^{-31}}{10{\;}^{-5}}}$mol/L=4.0×10-9 mol/L,c(H+)=$\frac{10{\;}^{-14}}{4.0×10{\;}^{-9}}$=2.5×10-6mol/L,則溶液的pH=-lg2.5×10-6=5.6,
故答案為:5.6;
(5)Cr2O3和Al高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁和Cr,反應(yīng)方程式為Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Cr,故答案為:Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Cr.

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離和提純綜合應(yīng)用,為高考高頻點(diǎn),涉及難溶物的溶解平衡、金屬冶煉、基本實(shí)驗(yàn)操作等知識點(diǎn),側(cè)重考查分析、計(jì)算及實(shí)驗(yàn)操作能力,熟悉流程圖中涉及的反應(yīng)、基本操作,難點(diǎn)是溶度積常數(shù)計(jì)算.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.下列實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與對應(yīng)的結(jié)論均正確的是( 。
選項(xiàng)操       作現(xiàn)    象結(jié)    論
A向溶液X中滴加NaOH濃溶液,加熱,將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口試紙變藍(lán)溶液X中有NH4+
B將過量過氧化鈉固體投入紫色石蕊試液中溶液變成紅色過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉,溶液呈堿性
C將水蒸氣通過灼熱的鐵粉粉末變紅鐵與水在高溫下發(fā)生反應(yīng)
D常溫下,將銅放入濃硫酸中無明顯變化銅在冷的濃硫酸中鈍化
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

9.乙二酸俗稱草酸是一種二元弱酸(結(jié)構(gòu)簡式為HOOC-COOH,可簡寫為H2C2O4),它是一種重要的化工原料.(常溫下0.01mol/L的H2C2O4、KHC2O4、K2C2O4溶液的pH如表所示)填空:
H2C2O4KHC2O4K2C2O4
pH2.13.18.1
(1)寫出H2C2O4的電離方程式H2C2O4?H++HC2O4-、HC2O4-?H++C2O42-
(2)KHC2O4溶液顯酸性的原因是HC2O4-的電離程度大于水解程度.
向0.1mol/L的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性,此時溶液里各粒子濃度關(guān)系正確的是AD.
A.c(K+)═c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-
B.c(Na+)═c(H2C2O4)+c(C2O42-
C.c(K+)+c(Na+)═c(HC2O4-)+c(C2O42-
D.c(K+)>c(Na+
(3)H2C2O4與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng),現(xiàn)象是有氣泡(CO2)產(chǎn)生,紫色消失.寫出反應(yīng)的離子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O.又知該反應(yīng)開始時速率較慢,隨后大大加快,可能的原因是反應(yīng)生成的Mn2+對該反應(yīng)具有催化作用.
(4)某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如圖所示:兩個燒杯中的試管都分別盛有2mL0.1mol/LH2C2O4溶液和4mL 0.1mol/L 酸性KMnO4溶液,分別混合并振蕩,記錄溶液褪色所需時間.該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯繙囟葘Ψ磻?yīng)速率的影響,但該實(shí)驗(yàn)始終沒有看到溶液褪色,推測原因KMnO4溶液過量.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

6.在常溫常壓下,①CH4②C2H6③C3H8④C4H10
(1)取等物質(zhì)的量的下列四種氣態(tài)烴,分別在足量的氧氣中燃燒,消耗氧氣最多的是C4H10(填分子式).
(2)取等質(zhì)量的量的下列四種氣態(tài)烴,分別在足量的氧氣中燃燒,消耗氧氣最多的是CH4(填分子式).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

13.某烴類化合物A的質(zhì)譜圖表明其相對分子質(zhì)量為84,紅外光譜表明分子中含有碳碳雙鍵,核磁共振譜表明分子中只有一種類型的氫.該物質(zhì)可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化,其中D1、D2互為同分異構(gòu)體,E1、E2互為同分異構(gòu)體.

(1)A的名稱為:2,3-二甲基-2-丁烯  C的結(jié)構(gòu)簡式為:;E2含有的含氧官能團(tuán)的名稱為:羥基.
(2)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為:,反應(yīng)類型為:消去反應(yīng);反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為:,反應(yīng)類型為:水解反應(yīng)(或取代反應(yīng)).
(3)與A的分子式相同的烯烴,除A外還有12種不同的結(jié)構(gòu);寫出其中主鏈為4個碳,分子中有三種不同類型的氫原子,且與A同類的所有物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式:、(均不考慮立體異構(gòu)).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

3.氯吡格雷(Clopidogrel)是一種用于抑制血小板聚集的藥物.以A為原料合成氯吡格雷的路線如圖:

已知:

請回答下列問題:
(1)C中含氧官能團(tuán)的名稱為羧基,C→D的反應(yīng)類型是酯化(取代)反應(yīng).
(2)在一定條件下Y與BrCl(一氯化溴,與鹵素單質(zhì)性質(zhì)相似)按物質(zhì)的量1:1發(fā)生加成反應(yīng),生成的產(chǎn)物可能有6種.
(3)C分子可在一定條件下反應(yīng)生成含有3個六元環(huán)的產(chǎn)物,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(4)由E轉(zhuǎn)化為氯吡格雷時,生成的另一種產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為HOCH2CH2OH.
(5)請結(jié)合題中信息寫出以   為有機(jī)原料制備化合物的合成路線流程圖(無機(jī)試劑任選).合成路線流程圖示例如下:
CH3CH2OH$→_{170℃}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH2═CH2$\stackrel{Br_{2}}{→}$CH2BrCH2Br.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.實(shí)驗(yàn)室需配制一種僅含五種離子(水電離出的離子可忽略)的混合溶液,且在混合溶液中五種離子的物質(zhì)的量濃度均為1mol/L.,下面四個選項(xiàng)中能達(dá)到此目的是( 。
A.Al3+、K+、SO42-、Cl-、Al[(OH)4]-B.Al3+、Na+、Cl-、SO42-、NO3-
C.Na+、K+、SO42-、NO3-、Cl-D.Fe2+、H+、Br-、NO3-、Cl-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.下列關(guān)于乙烯的敘述中不正確的是( 。
A.無色氣體,難溶于水,密度比空氣略小
B.乙烯燃燒時,火焰明亮,同時產(chǎn)生黑煙
C.與溴水發(fā)生取代反應(yīng)而使溴水褪色
D.乙烯的產(chǎn)量標(biāo)志著一個國家的石油化工水平

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.對一份稀溶液作初步分析后發(fā)現(xiàn),溶液無色、澄清可能含有SO42-、Na+、CO32-、H+、NO3-、HCO3-、Cl-等離子中的若干種.然后又作了如下分析,以確定這些離子是否大量存在.
①用PH試紙測溶液PH,測得溶液PH=1;
②取2mL溶液用BaCl2溶液和稀HNO3進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果生成了白色沉淀;
③對②中所得的混合物充分靜置后,取其上層澄清的液體用AgNO3溶液和稀硝酸進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果又生成了白色沉淀.
根據(jù)以上現(xiàn)象,請回答下列問題:
(1)原溶液中一定存在的離子是H+、SO42-
(2)一定不存在的離子是CO32-、HCO3-,寫出你判斷的依據(jù)(用離子方程式表示):H++HCO3-=CO2↑+H2O、2H++CO32-=CO2↑+H2O
(3)在上述實(shí)驗(yàn)操作中,有錯誤的步驟是(填寫代號)②,對該錯誤改正的方法是(要作較詳細(xì)的說明)硝酸鋇代替氯化鋇.

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