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【題目】廠用一固體廢渣(主要成份為Al2O3·Cr2O3,還含有FeO、SiO2)為主要原料回收利用,生產礬鈉晶體(Na2Cr2O7·2H2O),同時制備明礬(KAl(SO4)2·12H2O)。其主要工藝流程如:

己知:NaBiO3不溶于冷水,在堿性條件下能將Cr3+氧化為CrO42-

(1)I、II目的是___________

(2)實驗室中操作的名稱為_______________。

(3)己知:Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=10-33。當pH=5.6時Cr(OH)3開始沉淀。室溫下,II中需調節(jié)溶液pH范圍___________(質離子濃度小于1×10-6mol/L視為沉淀完全)。

(4)寫出中發(fā)生反應的離子方程式_____________。

(5)IV中酸化用硫酸而不用鹽酸酸化,理由是_____________(結合化學方程式回答)。

(6)寫出溶液F和硫酸溶液反應的離子方程式_________若用足量二氧化碳通入F中,則生成的溶液中離濃度關系為___________。

【答案】 使Fe2+轉化為Fe3+并調整pH,使Fe3+Al3+完全沉淀,與鉻元素完全分離 蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶過濾 5.0pH<5.6 3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3 酸性條件下CrO42-Cr2O72-會被Cl-還原為Cr3+ Cr2O72-+6Cl-+l4H+=2Cr3++3Cl2+7H2O AlO2-+4H+ = Al3++2H2O c (K+) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+) >c (CO32-)

【解析】本題考查工藝流程分析,鉻鐵礦的主要成份為Al2O3·Cr2O3,還含有FeO、SiO2,向鉻鐵礦中加入過量的硫酸,氧化鋁、氧化亞鐵和Cr2O3與硫酸反應生成硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻,SiO2與硫酸不反應,過濾,得到固體A為SiO2,溶液B為硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻的混合溶液,加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,調節(jié)pH形成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀,過濾,得到固體C為氫氧化鐵和氫氧化鋁的混合物,溶液D為硫酸鉻溶液,向固體C中加入過量的KOH溶液,得到氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鉀溶液,固體E為氫氧化鐵,溶液F為偏鋁酸鉀溶液,加入稀硫酸,然后蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶,過濾得到明礬;向溶液D中加入過量的NaOH溶液和NaBiO3溶液,發(fā)生氧化還原反應生成Bi(OH)3固體和Na2CrO4溶液,溶液E為Na2CrO4溶液,然后酸化得到Na2Cr2O7溶液和Na2SO4溶液,最終得到紅礬鈉晶體。

(1)根據上述分析,I、II 操作的目的是使Fe2+轉化為Fe3+,并調整pH,使Fe3+和Al3+完全沉淀,與鉻元素完全分離 。

(2)操作④是由溶液得到晶體的過程,名稱為蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶,過濾。

(3)使Al3+完全除去時c(OH)3Ksp[Al(OH)3c(Al3+)=1×10-33÷1×10-6mol/L= 1×10-27,c(OH)=10-9mol/L,此時溶液pH=5.0,使Fe3+完全除去時c(OH)3Ksp[Fe(OH)3c(Fe3+)=3.0×10-39÷1×10-6mol/L= 3×10-33,c(OH)≈1.4× 10-11mol/L,此時溶液pH≈3.1,而pH=5.6時Cr(OH)3開始沉淀,所以調節(jié)溶液的pH范圍為5.0≤pH<5.6。

(4)NaBiO3不溶于冷水,在堿性條件下能將Cr3+氧化為CrO42-,根據得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平,Ⅲ中發(fā)生反應的離子方程式3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O = 2CrO42-+3Na++3Bi(OH)3。

(5)因為反應Cr2O72-+6Cl-+l4H+=2Cr3++3Cl2+7H2O,酸性條件下CrO42-Cr2O72-會被Cl-還原為Cr3+ ,所以IV中酸化是用硫酸而不用鹽酸酸化。

(6)溶液F為偏鋁酸鉀溶液,偏鋁酸鉀和硫酸反應生成硫酸鋁,反應的離子方程式為AlO2-+4H+ = Al3++2H2O。將足量二氧化碳通入偏鋁酸鉀溶液中生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鉀溶液,碳酸氫鉀是強堿弱酸鹽,HCO3-在溶液中存在水解過程和電離過程,以水解過程為主,溶液顯堿性,水解過程是微弱的,則生成的溶液中離子濃度關系為c (K+) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+) >c (CO32-)。

練習冊系列答案
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X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化

容器中的壓強不再發(fā)生變化

單位時間內生成n molZ,同時生成2n molY

A.①② B.②③ C.①④ D.③④

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(1)己知CO、H2、CH3OH的燃燒熱分別為283.0kJ/mol,285.8kJ/mol,726.5kJ/mol 則H=______。

(2)在一容積為2L的容密閉容器中加入0.2mol CO和0.4mol H2,發(fā)生如下反應:CO (g) +2H2(g)CH3OH(g),實驗測得T1T2,物質的量隨時間的變化如表所示,下列說法正確的是

①由上述數據可以判斷:T1_____T2

②T1℃時,0~20minH2的平均反應速率v(H2)=_________。

該反應T1達到平衡后,時提反應速率和甲的生成,以下措施一定可行的是_____(選填編號)。

A.改用高效催化劑 B.升高溫度 C.縮小容器體積 D.分離出甲醇 E.增加CO的濃度

(3)若保持T1不變,起始時加入CO、H2、CH3OH的物質的分別為amol、bmol、cmol,達到平衡時,仍與原平衡等效,a、b、c應該滿足的條件___________。

(4)當反應在T1達到20min時,控制體積不變,迅速將0.02molCO,0.04molH20.18molCH3OH同時投入體系中,后在恒壓條件下,反應在40min時到平衡,請在中畫出2040min內容器中 H2濃度的變化趨勢曲線:___________

(5)在以CH3OH(l)為燃料的燃料電池中,電解溶液為酸性,則負極的電極反應式為__________;理想狀態(tài)下,該燃料電池耗2mol甲所能產生的最大電能為1162.4kJ,則該燃料電池的理論效率為______。(燃料電池的理論效率是指電池所產生的最大電能與燃料電池反應所能釋放的全部能之比)

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A. 升高溫度能提HCl的轉化率

B. 加入催化劑能使該反應的焓變減小

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