综合题14.0分
化学

铬是硬度最大的金属,有多种化合物,在工业上有广泛的用途。

14.实验室模拟工业冶炼铬。将铬铁矿(FeO·Cr2O3)与氢氧化钠固体混合后,在空气中焙烧;

再经过一系列操作,除去Fe元素,使Cr元素转化生成Cr2O3,再用铝热法制取铬单质。

①焙烧时应将铬铁矿放在     (填字母序号)中。A.蒸发皿   B.瓷坩埚   C.铁坩埚   D.硬质试管   E.石英坩埚

②除杂过程中,需要对沉淀进行洗涤,在过滤器中洗涤沉淀的操作方法是         

③用铝粉和Cr2O3 做铝热反应实验时,还需要的试剂有镁条和    (填化学式),

引发铝热反应的实验操作是                                             

15.含铬废水有毒,排放前要经过处理,通常有两种方法:

方法一:还原沉淀法

该法的工艺流程为:

其中:

Ⅰ.第①步存在平衡,能说明该反应达平衡状态的是______。

a.溶液的pH不变                  

b.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同

c.溶液的颜色不变              

d.2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-

Ⅱ.第②步反应中,1 mol FeSO4·7H2O能还原_____mol Cr2O72-

方法二:电解法

分别用Fe和石墨做电极电解含Cr2O72—的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。

Ⅲ.铁电极的电极反应式为                 ,阴极附近溶液pH升高的原因是

(用电极反应式解释)        ,溶液中同时生成的沉淀还有        

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

C;向过滤器中注入蒸馏水,使水浸没沉淀,待水流尽后,再重复操作2~3 次(合理答案即可) ;KClO3       (加少量KClO3),插上Mg条并将其点燃

解析

①焙烧固体选用坩埚,瓷坩埚和石英坩埚都含有二氧化硅,二氧化硅和氢氧化钠能反应,因此选用铁坩埚。

②洗涤沉淀的操作方法为:向过滤器中注入蒸馏水,使水浸没沉淀,待水流尽后,再重复操作2~3 次

故答案为:向过滤器中注入蒸馏水,使水浸没沉淀,待水流尽后,再重复操作2~3 次

③引发铝热反应的实验操作是在铝热剂的上面加少量KClO3,中间插上镁条并将其点燃,故答案为:KClO3     (加少量KClO3),插上Mg条并将其点燃

考查方向

本题考查较为综合,涉及实验操作、氧化还原、化学平衡、电解原理的应用等,题目难度中等。

解题思路

(1)①焙烧固体选用坩埚;根据在坩埚中进行焙烧物质含有强碱氢氧化钠,氢氧化钠能和二氧化硅反应来解答;

②根据洗涤沉淀的操作方法分析;

③引发铝热反应的实验操作是在铝热剂的上面加少量KClO3,中间插上镁条并将其点燃,由此分析解答。

易错点

解答本题,要充分把握题给信息,牢固掌握物质的性质。在用Fe和石墨做电极电解含Cr2O72—的酸性废水分析中,要恰当利用题目信息分析。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

ac      1/6或0.17      Fe- 2e-=Fe2+      2H+ + 2e-=H2 ↑     Fe(OH)3

解析

Ⅰ.溶液的pH不变,说明H的浓度不变,可以说明反应达到平衡状态,溶液的颜色不变说明浓度不变,也可以说明反应达到平衡,而Cr2O72-和CrO42-的浓度相同只是过程中的一个特殊时刻,不能用来判断反应是否达到平衡,2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)也只是过程中的一个特殊时刻,不能用来判断反应是否达到平衡,故答案为ac;

Ⅱ.根据氧化还原反应的计算,氧化剂得到的电子总数与还原剂失去电子总数相等.根据Fe2+→Fe3+,则1mol Fe2+被氧化失去1mol电子,而Cr2O72-→2Cr3+,1molCr2O72-被还原得到6mol电子,现在失去1mol电子,所以有1/6mol的Cr2O72被还原,故答案为:1/6或0.17;

Ⅲ.Fe为阳极,则阳极反应为Fe-2e-=Fe2+,溶液中氢离子在阴极放电生成氢气,则阴极反应为2H++2e-=H↑,所以阴极附近溶液的PH升高,阳极上生成的Fe2+与Cr2O72-发生氧化还原反应被还原为Cr

考查方向

本题考查较为综合,涉及实验操作、氧化还原、化学平衡、电解原理的应用等,题目难度中等。

解题思路

Ⅰ.能说明第①步反应达平衡状态的是:溶液的颜色不变即各组分的浓度保持不变的状态;

Ⅱ.根据氧化还原反应的计算解决;

Ⅲ.用Fe做电极进行电解,阳极发生Fe-2e-=Fe2+,生成的亚铁离子与Cr2O72-发生氧化还原反应被还原为Cr3+然后生成Cr(OH)3沉淀除去,以此来解答;

易错点

解答本题,要充分把握题给信息,牢固掌握物质的性质。在用Fe和石墨做电极电解含Cr2O72—的酸性废水分析中,要恰当利用题目信息分析。