第3章金属及其化合物（6）
1．(2018·金华模拟)电镀污泥是指电镀废水处理后产生的污泥和镀槽淤泥，被列入国家危险废物名录，属于第十七类危险废物。电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质，工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收得到Na2Cr2O7等物质。
已知：①水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质； ②不同钠盐在不同温度下的溶解度(g)如下表。
温度 物质 Na2SO4 Na2Cr2O7 Na2CrO4 20 ℃ 19.5 183 84 60 ℃ 45.3 269 115 100 ℃ 42.5 415 126 (1)水浸后的溶液呈__碱__(填“酸”“碱”或“中”)性。 (2)完成氧化焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式：__4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2===4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O__。 (3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2、__Al(OH)3__。
(4)“系列操作”中为继续加入H2SO4，__蒸发浓缩、冷却结晶__(填操作方法)，过滤。继续加入H2SO4的目的是__促进平衡2CrO4＋2H动原理予以说明)。
(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na2CrO4)中加入适量H2SO4，用石墨作电极电解生产金属铬，写出生成铬的电极反应方程式：__CrO4＋8H＋6e===Cr＋4H2O__。
解析 (1)水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都为强碱弱酸盐，水解呈碱性。(2)氧化焙烧过程中有氧气参加反应，根据质量守恒可知还应生成水，反应的方程式为4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2===4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O。(3)Zn(OH)2、Al(OH)3具有两性，水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn(OH)2、Al(OH)3沉淀。(4)水浸后溶液中存在Na2CrO4，加入硫酸发生反应：2CrO4＋2H
2－
＋
2－27
2－
＋
－
2－
＋
2－27O＋H2O向正反应方向移动，尽可能生成更多溶解度更大的Na2Cr2O7__(结合平衡移
O＋H2O，可使
2－
平衡向正反应方向移动，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体。(5)生成铬的电极发生还原反应，CrO4得到电子生成Cr，反应的电极方程式为CrO4＋8H＋6e===Cr＋4H2O。
2．(2018·台州模拟)过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂，广泛应用于农业、医药、日用化工等领域。用低30 ℃
浓度的双氧水和饱和尿素溶液在一定条件下可以合成过氧化尿素。反应的方程式为CO(NH2)2＋H2O2=====CO(NH2)2·H2O2。过氧化尿素的部分性质如下：
分子式 CO(NH2)2·H2O2 外观 白色晶体 热分解温度 45 ℃ 熔点 75～85 ℃ 溶解性 易溶于水、有机溶剂 2－
＋
－
※推 荐 下 载※
※精 品 试 卷 ※
合成过氧化尿素的流程及反应装置图如下：
请回答下列问题：
(1)仪器X的名称是__三颈烧瓶__；冷凝管中冷却水从__b__(填“a”或“b”)口出来。 (2)该反应的温度控制在30 ℃而不能过高的原因是__防止双氧水和过氧化尿素分解__。 (3)步骤①宜采用的操作是__C__(填字母)。 A．加热蒸发 C．减压蒸发
(4)若实验室制得少量该晶体，过滤后需要用冷水洗涤，具体的洗涤操作是__沿玻璃棒注入蒸馏水至浸没晶体，静置待水自然流下，重复操作2～3次__。
(5)准确称取1.000 g产品于250 mL锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，再加2 mL 6 mol·L H2SO4，用0.200 0 mol·L KMnO4标准溶液滴定至终点时消耗18.00 mL(尿素与KMnO4溶液不反应)，则产品中CO(NH2)2·H2O2的质量分数为__84.60%__；若滴定后俯视读数，则测得的过氧化尿素含量__偏低__(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
解析 (1)仪器X的名称是三颈烧瓶；冷凝管中冷却水采用逆流的方法进出，所以下口a是进水口、上口b是出水口。(2)双氧水和过氧化尿素在温度高时易分解，为防止双氧水和过氧化尿素分解，所以需要温度控制在30 ℃而不能过高。(3)加热易导致双氧水和过氧化尿素分解，所以需要减压蒸发、冷却结晶、过滤得到产品。(5)已知尿素与KMnO4溶液不反应，发生的反应为
5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===8H2O＋2MnSO4＋K2SO4＋5O2↑ 5 2
－1
－1
B．常压蒸发
n mol 0.200 0 mol·L－1×0.018 L
则n＝0.009 mol，所以CO(NH2)2·H2O2为0.009 mol，其质量为0.009 mol×94 g·mol＝0.846 g。所以产品0.846 g
中CO(NH2)2·H2O2的质量分数为×100%＝84.6%；若滴定后俯视读数会导致溶液体积偏小，则导致测得的过
1.000 g氧化尿素的质量分数偏低。
3．重铬酸钾是一种常见的强氧化剂。实验室以精选铬铁矿(主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3
等杂质)为原料制备重铬酸钾晶体(K2Cr2O7分子式量为294)的流程如下：
－1
※推 荐 下 载※
※精 品 试 卷 ※
请回答下列问题：
一定条件一定条件
(1)操作1中发生的反应有4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2=====8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2↑；Na2CO3＋Al2O3=====一定条件
2NaAlO2＋CO2↑；Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑。该步骤在常温下的反应速度较慢，为使反应速率增大，可采取的两条措施是__升高温度；将原料粉碎(或使用催化剂)__。
(2)固体Y中主要含有__Al(OH)3、H2SiO3__(填化学式)。
(3)酸化步骤使含铬物质发生了转化，请写出离子反应方程式：__2CrO4＋2H
2－
＋
2－27O＋H2O__。
(4)操作4中的化学反应在溶液中能发生的可能理由是__该条件下，K2Cr2O7的溶解度较小__；获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加入KCl固体，在水浴上加热浓缩至__溶液表面出现晶膜(或溶液中析出固体)__，冷却结晶，抽滤，洗涤，干燥。
(5)通过下列实验可测定产品中重铬酸钾的质量分数：称取重铬酸钾试样1.470 g，用100 mL容量瓶配制成溶液。移取25.00 mL溶液于碘量瓶中，加入适量稀硫酸和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr)，放于暗处5 min。然后加入一定量的水，加入淀粉指示剂，用0.150 0 mol·L 标准溶液滴定，共消耗标准溶液36.00 mL。滴定时发生的反应离子方程式为I2＋2S2O3===2I＋S4O6，则所测产品中重铬酸钾的纯度为__72.00%__。
(6)有关上述实验过程中涉及的部分实验操作的描述，正确的是__AD__(填字母)。 A．粗产品若要进一步提纯，可以采用重结晶的方法
B．配制溶液时，用托盘天平称取试样后，一般经溶解、转移(含洗涤)、定容等步骤，配制成100 mL溶液 C．滴定时，当最后一滴标准溶液滴入时，溶液变为蓝色，且半分钟内不变色，可判断滴定终点 D．滴定终点时俯视读数，测定结果偏低
解析 (1)加快反应速率可以采取升高温度、粉碎固体、使用催化剂等措施。(2)根据操作1中发生的反应，加水浸取，操作2为过滤，滤出的固体为Fe2O3；中和加入醋酸，因为醋酸的酸性比硅酸和Al(OH)3强，发生反应：SiO3
－
－
－
2－
2－
－
2－
－1
3＋
＋2CH3COOH===H2SiO3↓＋2CH3COO、AlO2＋CH3COOH＋H2O===Al(OH)3↓＋CH3COO；操作3为过滤，得到固体Y是Al(OH)3、H2SiO3；酸化发生反应：2CrO4＋2H
2－
＋
2－
27
O＋H2O。(5)Cr2O7＋6I＋14H===2Cr＋3I2＋7H2O，建立的
2－－＋3＋
1002－2－2－－3－3
关系式为Cr2O7～3I2～6S2O3，溶液中n(Cr2O7)＝36×10×0.150 0× mol＝3.6×10 mol，则质量分数为
25×63.6×10×294/1.470×100%＝72%，根据题目数据，保留有效数字为4位，即为72.00 %。(6)通过结晶的方法得到晶体，如果一次结晶，产品不纯，可以第二次结晶等，A项正确；配制溶液时，用电子天平称取试样，一般经过溶解、冷却、转移(含洗涤)、振荡、定容、摇匀等步骤，B项错误；淀粉遇碘单质变蓝，判断滴定终点应是蓝色变为无色，且半分钟内不变色，C项错误。
4．钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊接性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。
－3
※推 荐 下 载※
※精 品 试 卷 ※
(1)反应①的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂：__H2SO4、Na2SO3[或Na2SO4、(NH4)2SO4
等]__。
(2)如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有：__烧杯、漏斗、玻璃棒__。 (3)钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。钼酸钠的化学式为__Na2MoO4__。
高温高温
(4)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2＋CH4=====2CO＋2H2，CH4＋H2O=====CO＋3H2。含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼，理论上能生产钼的质量为__4.11a_g__。
解析 (1)二氧化硫可收集再利用，制备硫酸和盐类等。(2)操作1和操作2都是分离固体与液体的混合物，都是过滤操作。(3)钼酸是二元酸，可直接写出钼酸钠。(4)根据反应方程式知，1 mol甲烷完全反应生成4 mol还原高温高温
性气体，3CO＋MoO3=====Mo＋3CO2,3H2＋MoO3=====Mo＋3H2O,3 mol还原性气体理论上生成1 mol钼。n(CH4)＝
a L
22.4 L·mol＝
－1
×80%，n(H2＋CO)＝
a×72%a×72%10.72a×80%×90%×4 mol＝，n(Mo)＝× mol＝ mol，m(Mo)22.45.65.6316.8
a0.72a－1
mol×96 g·mol≈4.11a g。 16.8
※推 荐 下 载※
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