化学选修：化学与技术某研究性学习小组对某废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成分...

化学选修：化学与技术某研究性学习小组对某废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收．其工业流程如图：

已知：298K时，Ksp[Cu(OH)2]=2．0×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4．0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=1．9×10-13，

根据上面流程回答有关问题：

（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ一定都不含有的操作是________

A．过滤 B．洗涤 C．干燥 D．蒸馏

（2）过量的还原剂应是________，溶液a中发生的反应的离子方程式为________；

（3）若用x mol/L KMnO4溶液处理溶液b，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO4溶液ymL，则最后所得红棕色固体C的质量为________g(用含x、y的代数式表示)．

（4）将溶液c调节pH至2．9-3．2的目的是________；

（5）常温下，取0．2mol/L的CuCl2溶液，若要使Cu2+开始沉淀，应调节pH至________；

（6）工业上由红棕色固体C制取相应单质常用的方法是________

A．电解法 B．热还原法 C．热分解法

（7）用惰性电极电解溶液e制取固体B，所发生的化学反应方程式为________。

D 铜粉 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 0.4xy 保证Fe3+沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀 4.5 B CuCl2Cu+Cl2↑ 【解析】（1）通过操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都得到固体和溶液，所用该操作是过滤，过滤是把不溶性固体和溶液分开的操作，所以涉及过滤、洗涤、干燥，故选D；（2）根据流程最后滤液中含铜，和电解得到B分析，加入过量的还原剂目的是还原过量的氯化铁，故应加铜，FeCl3具有氧化性与还原剂铜发生氧化还原反应，离子方程为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故答案为铜粉； 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；（3）溶液b中含亚铁离子，会被酸性高锰酸钾氧化成铁离子，高锰酸钾被还原为锰离子，反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，根据关系式计算： 2 MnO4-～10Fe2+～5Fe2O3 2 10 5×160g 0.001xy m m==0.4xy，故答案为0.4xy；（4）因Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13，溶度积常数越小，对应离子越易沉淀，所以沉淀顺序为：Fe3+＞Cu2+＞Mn2+，使氯化铁完全生成氢氧化铁，故答案为保证Fe3+沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀；（5）若要使Cu2+开始沉淀，Qc=Ksp，所以c(OH-)==10-9.5mol/L，所以pH=4.5，故答案为4.5；（6）氧化铁与还原剂一氧化碳发生氧化还原反应得到单质铁，所以用热还原法，故选B；（7）溶液e电解阳氯离子放电得到氯气，阴极铜离子放电得到单质铜，所以电极反应式为：CuCl2Cu+Cl2↑，故答案为CuCl2Cu+Cl2↑。【点晴】本题考查了实验方案的设计，设计实验基本操作，物质的分离与除杂，离子方程式的书写，沉淀溶解平衡及电解原理，题目较难，要考虑整个流程，从实验目的出发围绕问题根据化学原理一步步解答。本题的主要流程是这样的：含有Cu、Fe、Si废旧合金中的铁与铜与过量的氯化铁溶液发生氧化还反应，得到固体硅和含氯化铜、氯化亚铁和氯化铁的混合溶液a，加入过量的还原剂铜粉，得到时氯化亚铁和氯化铜的混合溶液b，然后向溶液中加入酸性高锰酸钾将亚铁离子氧化成铁离子，得到含锰离子、铁离子和铜离子的混合溶液中滴加氢氧化钾调节溶液的pH使铁离子完全沉淀，然后过滤得到氢氧化铁固体，灼烧得到氧化铁，溶液e电解阳氯离子放电得到氯气，阴极铜离子放电得到单质铜。

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考点分析：

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工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，要进行必要的处理。

两种离子在溶液中存在如下平衡：2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O

现对某工业废水进行检测并做沉降处理，请回答下列问题：

(一)取样该工业废水，检测其中铬的含量。

步骤Ⅰ: 取25.00 mL废水，加入适量稀硫酸酸化。

步骤Ⅱ：加入过量的碘化钾溶液，Cr2O72-+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O然后滴入几滴指示剂。步骤Ⅲ：将一定体积的0.1000mol·L-1 Na2S2O3溶液装入碱式滴定管中，进行滴定操作，滴定结果如下：（I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6）

滴定次数	Na2S2O3溶液起始读数/mL	Na2S2O3溶液终点读数/mL
笫一次	1.02	19.03
第二次	2.00	19.99
第三次	0. 20	18.20

步骤Ⅳ:将上述反应后溶液进行pH调节、过滤等处理，回收沉淀，滤液倒入下水道。

（1）步骤Ⅰ加入稀硫酸酸化的目的是_____________________________；

（2）步驟Ⅱ判断滴定达到终点的现象是___________________________；

（3）以下操作会造成废水中铬含量测定值偏高的是_________________；

A. 滴定终点读数时，俯视滴定管的刻度

B. 盛装待测液的锥形瓶用蒸馏水洗过，未用待测液润洗

C. 滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液

D. 清洗后未用标准液润洗碱式滴定管

（4）25.00mL废水经酸化后，含有Cr2O72- 的物质的量为___________mol.

(二）还原沉淀法除Cr2O72-和CrO42-

该方法的工艺流程为：

（5）能说明第①步反应达到平衡状态的是_____________；（填字母代号）

a. Cr2O72- 和CrO42- 的浓度相同

b. 2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)

c. 溶液的颜色不变

（6）第②步中，还原1molCr2O72-离子，需要________mol的FeSO4·7H2O。

（7）常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5 mol·L-1，溶液的pH应调至___________。

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工业产生的废气COx、NOx、SOx对环境有害，若能合理的利用吸收，可以减少污染，变废为宝。

（1）已知甲烷的燃烧热为890kJ/mol；1mol 水蒸气变成液态水放热44k；N2与O2反应生成NO 的过程如下:

则CH4(g) +4NO(g)=2N2 (g) +CO2(g) +2H2O(g)△H=_________。

（2）汽车尾气中含有CO 和NO，某研究小组利用反应:

2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)实现气体的无害化排放。T1℃时，在恒容的密闭容器中通入一定量的CO 和NO，能自发进行上述反应，测得不同时间的NO和CO 的浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)10-3mol/L	1.00	0.45	0.25	0.15	0.10	0.10
c(CO)10-3mol/L	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①0~2 s 内用N2表示的化学反应速率为______该温度下，反应的平衡常数K1________。

②若该反应在绝热恒容条件下进行，则反应达到平衡后体系的温度为T2℃，此时的化学平衡常数为K2，则K1___K2 (填“>”、“<”或“=”)，原因是____________________。

（3）向甲、乙两个容积均为1L 的恒温恒容的密闭容器中，分别充入一定量的SO2和O2(其中，甲充入2molSO2、1molO2，乙充入1molSO2 、0.5molO2)，发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-197.74 kJ/mol，一段时间后达到平衡，测得两容器中c(SO2)(moI/L)随时间t(min)的变化关系如图所示。

下列说法正确的是_________(填标号)。

①放出的热量Q:Q(甲)>2Q (乙)

②体系总压强p: p (甲) >2p(Z)

③甲容器达到化学平衡时，其化学平衡常数为4

④保持其他条件不变，若起始时向乙中充入0.4 molSO2、0.2mol O2、0.4 molSO3，则此时v(正)>v(逆)

（4）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，电解CO2 可得到多种燃料，其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有___________________。

②电解时，生成乙烯的电极反应式是__________________________。

（5）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4 mol / L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为_______。