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工业上以碳素铬铁为原料制取铬铵矾,利用电解法制取金属铬。其工艺流程如下图所示。 ...

工业上以碳素铬铁为原料制取铬铵矾,利用电解法制取金属铬。其工艺流程如下图所示。

已知:H2SO4Cr=CrSO4H2

1)碳素铬铁是铁铬合金,粉碎后溶于硫酸和电解阳极液的混合溶液中。该过程中电解阳极液的主要作用是_____________

2)加入(NH42SO4的目的是__________________

3)结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是__________________

4)产品铬中含氧呈脆性,为了降低其含氧量,可通过_____提高其纯度。

 

作氧化剂,将铬铁元素转化为Fe3+和Cr3+ 生成铁铵矾和铬铵矾进行分离 转入净化后的纯铬铵矾溶液进行结晶 真空处理或氢还原 【解析】 碳素铬铁加入硫酸充分反应生成FeSO4和CrSO4,阳极液中含Cr2O72-,Cr2O72-具有强氧化性,将铁铬元素氧化成Fe3+和Cr3+;加入(NH4)2SO4后生成铁铵矾和铬铵矾进行分离;最后电解铬铵矾溶液得到铬;据此分析作答。 (1)碳素铬铁加入硫酸充分反应生成FeSO4和CrSO4,电解阳极液中含有Cr2O72-,Cr2O72-具有强氧化性,能把铬铁元素转化为Fe3+和Cr3+而溶解。 (2)根据流程图可知,加入(NH4)2SO4后生成铁铵矾晶体和铬铵矾溶液,因此加入硫酸铵的目的就是生成铁铵矾和铬铵矾进行分离。 (3)“绿色化学”的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物,结晶后的母液是铬铵矾的饱和溶液,所以结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是转入净化后的纯铬铵矾溶液进行结晶,提高利用率。 (4)要降低产品铬中的含氧量,则就应该隔绝空气,所以正确的方法是真空处理或氢还原。  
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考点分析:
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铬是一种银白色的坚硬金属,铬的工业用途很广,主要有金属加工、电镀、制革行业,这些行业排放的废水和废气是环境中的主要污染源。请回答下面与铬有关的一些问题。

(1)工业上冶炼铬的主要步骤如图1所示:

①已知步骤Ⅱ的反应方程式为:8Na2CrO4+6Na2S+23H2O=8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3+22NaOH。该反应中氧化剂是___(填化学式),生成1molCr(OH)3时转移电子的物质的量为___mol

②步骤IV中电解Cr2O3的阳极反应式为___

(2)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如图2A为电源的___(正极”“负极”),阳极区溶液中发生的氧化还原反应为___

(3)化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度。它是在强酸并加热条件下,用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样时所消耗的K2Cr2O7的量,换算成相当于O2的含量(mg/L)。某研究性学习小组测定某水样的化学需氧量(COD),过程如下:

.VamL水样于锥形瓶,加入10.00mL0.2500mol/L K2Cr2O7溶液;

.加碎瓷片少许,然后慢慢加入少量硫酸,混合均匀,加热;

.反应完毕后,冷却,加指示剂,用cmol/L的硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定。终点时消耗硫酸亚铁铵溶液VbmL(此步操作的目的是用Fe2+把多余的Cr2O72-反应成Cr3+)

①Ⅰ中,量取K2Cr2O7溶液的仪器是___

②Ⅱ中,碎瓷片的作用是___

③该水样的化学需氧量COD=___(用含cVaVb的表达式表示)

 

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合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为:

合成塔和接触室中的反应分别为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H0 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H0

1)写出流程中设备的名称:B____________X___________

2)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是_________________

3)采用循环操作可提高原料的利用率,下列生产中,采用循环操作的是____________(填序号)。

①硫酸工业  ②合成氨工业    ③硝酸工业

4)工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是_______________________

5)工业生产中常用氨——酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的。硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥,该肥料的化学式是_____________

 

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铁黄是一种重要的颜料,化学式为Fe2O3·xH2O,广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣(Fe2O3及少量的CaOMgO)和黄铁矿粉(主要成分为FeS2)制备铁黄的流程如图:

1)操作Ⅰ与操作Ⅱ中都用到玻璃棒,玻璃棒在两种操作中的作用分别是______

2)试剂a最好选用___(供选择使用的有:铝粉、空气、浓HNO3);其作用是___

3)上述步骤中需用到氨气。下列装置可用于实验室制氨气的是___(填序号)

4)检验溶液Z中含有NH4+的方法是___

5)查阅资料知,在不同温度下Fe2O3CO还原,产物可能为Fe3O4FeOFe,固体质量与反应温度的关系如图所示。

根据图象推断650℃时Fe2O3还原产物的化学式为___,并设计一个简单的实验,证明该还原产物的成分(简述实验操作、现象和结论)___。仪器自选。可供选择的试剂:稀H2SO4、稀盐酸、H2O2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。

 

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铁生锈是一种常见的自然现象,其主要的化学反应方程式为:4Fe3O22xH2O2Fe2O3·xH2O。右图为一放在水槽中的铁架,水位高度如右图所示。最容易生锈的铁架横杆是

A. B.

C. D.

 

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据最近报道,中国生产的首艘国产航母山东号已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1:舰体镶嵌一些金属块;方法2:航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是(   )

A. 方法1叫外加电流的阴极保护法

B. 方法2叫牺牲阳极的阴极保护法

C. 方法1中金属块可能是锌、锡和铜

D. 方法2中舰体连接电源的负极

 

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