高中化学课件-工艺流程题

命题趋势

--“过程和方法”能力题型铬的原子序数为24。电子结构为3d54s1。熔点1875℃，沸点2680℃。铬为银白色，微带天蓝色的脆性金属。

铬是脆性金属不能单独作为金属材料，但与铁、镍、钴、钛、铝、铜等组成合金后，则成为具有耐热性、耐磨性及特殊性能的工程材料，广泛用于航空，宇航，核反应堆，汽车，造船，化工，军工等行业.题型示例1：某厂废水中含5.00×10-3mol·L-1的Cr2O72-，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为+3、+2)，设计了如下实验流程：含Cr2O72-的酸性废水①加FeSO4·7H2OCr3+Fe2+Fe3+的溶液②加NaOH

溶液至PH为9，过滤滤液滤渣③焙烧Cr0.5Fe1.5FeO4+3+2Fe2+还原Cr2O72-碱性条件三种离子都沉淀Cr(OH)3↓Fe(OH)3↓Fe(OH)2↓（1）第①步反应的离子方程式是__________________（2）第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是：______（3）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有___________________.

（4）欲使1L该废水中的Cr2O72-完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。理论上需要加入________gFeSO4·7H2O。13.9Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照。Fe(OH)3、Fe(OH)21×5.00×10-3×2×5×278=13.9gM(FeSO4·7H2O)=278g/molPH试纸使用技能守恒计算技能2.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，必须进行处理。常用的处理方法有两种。方法1：还原沉淀法.该法的工艺流程为：CrO42-Cr2O72-Cr3+Cr(OH)3↓第①步存在平衡：2CrO42-(黄色)+2H+≒

Cr2O72-(橙色)+H2O（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显

色.（2）能说明第①步反应达平衡状态的是

。

a．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同

b．2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)c．溶液的颜色不变橙c（3）第②步中，还原1molCr2O72-离子，需要______mol的FeSO4·7H2O。（4）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq)

常温下，Cr(OH)3的溶度积

Ksp＝c(Cr3+)·c3(OH-)＝10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至

.65方法2：电解法.该法用Fe作电极电解含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。（5）用Fe作电极的原因为

.（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）

.

溶液中同时生成的沉淀还有

.2H++2e-＝H2↑Fe(OH)3也可加上Fe(OH)2阳极反应Fe-2e-＝Fe2+提供还原剂Fe2+3.重铬酸钠俗称红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O）是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程如下：

请回答：(1)已知Fe(CrO2)2中铬元素是+3价,则Fe(CrO2)2中铁元素是____价.(2)化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3可写成Na2O·SiO2，则Fe(CrO2)2可写成

。(3)煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe(CrO2)2生成可溶于水的Na2CrO4，反应化学方程式如下：

4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是

.+2FeO·Cr2O3粉碎矿石,升高温度（4）已知CrO42-在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O;3CrO42-+4H+=Cr3O102-+2H2O①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是

。②混合溶液乙中溶质的化学式是

____________。（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O72-必须除去。

工业上可用电解法来处理含Cr2O72-的废水，下图为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。通电后，Cr2O72-在b极附近转变为Cr3+，一段时间后Cr3+最终可在a极附近变成Cr(OH)3沉淀而被除去。a电极的电极反应式是

，b电极附近反应的离子方程式是________少量不能除尽Na2CO3等杂质，过量会生成Na2Cr3O10等副产物Na2Cr2O7和Na2SO42H++2e-=H2↑Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O考查化合价组成形式考查影响速率的因素考查变量控制考查电解法除Cr例题4:纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用.制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2·xH2O,经过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2。用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。请回答下列问题：⑴TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化学方程式为________________________________________。TiCl4+(x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl⑵检验TiO2·xH2O中Cl-是否被除净的方法是_______________________________________。取少量水洗液，滴加AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，说明Cl-已除净。源于教材---Cl-离子的检验⑶下列可用于测定TiO2粒子大小的方法是____(填字母代号)a.核磁共振法b.红外光谱法c.质谱法d.电子显微镜法⑷配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时，加入一定量H2SO4的原因是________________________；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量简外，还需要下图中的_________（填字母代号）。d抑制NH4Fe(SO4)2水解

ac

⑸滴定终点的现象是_____________________。⑹滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为Mg·mol-1）试样wg，消耗cmol·L-1NH4Fe(SO4)2标准溶液VmL，则TiO2质量分数表达式为_____________________。溶液变为红色

TiO2

→

Ti3+→Fe3+→NH4Fe(SO4)2

cv×10-3mol

cv×10-3mol

则TiO2质量分数=M·cv×10-3/w质量分数计算、滴定--源于教材铁、钛之间的氧化还原--高于教材⑺判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）①若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出，使测定结果______。②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果_________。

偏高

偏低误差分析看原理：TiO2质量分数=M·cv×10-3/w源于教材选修4《化学反应原理》P50“中和滴定”TiO2TiCl4水解NH4Fe(SO4)2水解测定TiO2粒子大小配制NH4Fe(SO4)2标准液

氧化还原反应滴定NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+TiO2质量分数计算难易易中中难Cl-的检验易5.四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料—钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成为是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

点拨：看懂工艺流程图信息！回答下列问题(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

2Fe3++Fe=3Fe2+2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2OTi3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+加入铁屑的作用是________________。新信息基础信息使Fe3+还原为Fe2+；生成Ti3+保护Fe2+不被氧化(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶液，该溶液的分散质颗粒直径大小在

范围.(3)若把③中制得得固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的

Fe(OH)3杂质，还可以制得钛白粉。已知25°C时，

Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39.

该温度下反应：Fe(OH)3+3H+

≒Fe3++3H2O

的平衡常数K=

。10-9m～10-7m2.79×103Fe(OH)3+3H+≒Fe3++3H2OK=c(Fe3+)/c3(H+)=2.79×10-39/〔c3(OH-)·c3(H+)〕=2.79×10-39/Kw3

=2.79×103沉淀酸溶解平衡（4）已知：

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g);⊿H=+140kJ/mol2C(s)+O2(g)=2CO(g);⊿H=-221kJ/mol

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：______________________________.(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是

____________(只要求写出一项)。(6)依据右表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4的,可采用

方法.TiCl4SiCl4熔点/℃-25.0-68.8沸点/℃136.457.6TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g);⊿H=-81kJ/mol产生三废蒸馏(分馏或精馏)

基础信息观察信息FeTiO3FeSO4·7H2OTiO2+Fe(OH)3溶度积计算平衡常数计算H+TiCl4TiO2·nH2OFe高铁酸钾

是一种新型、高效、多功能水处理剂，比Cl2、O3、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染的绿色水处理剂。用途1.

高铁酸盐是一种新型杀菌剂，具有优良的氧化菌消毒性能，生成的Fe(OH)3对各种阴阳粒子有吸附作用，无毒，无污染。适用于饮水消毒，CN-废水的治理。用途2.

制高能电池.化学性质：

纯品为暗紫色有光泽粉末。198℃以下稳定。极易溶于水而成浅紫红色溶液，静置后会分解放出氧气，并沉淀出水合三氧化二铁。溶液的碱性随分解而增大，在强碱性溶液中相当稳定，是极好的氧化剂。具有高效的消毒作用。4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3+3O2↑+8OH-6.高铁酸钾(K2FeO4)具有很强的氧化性，是一种高效水处理剂。(1)用K2FeO4处理废水时，既利用其强氧化性，又利用Fe(OH)3胶体的___________作用。(2)制备K2FeO4可以采用干式氧化法或湿式氧化法。

①

干式氧化的初始反应是：

2FeSO4+6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑，该反应中每生成2molNa2FeO4时转移电子

mol。②湿式氧化法的流程如下图：上述流程中制备Na2FeO4的化学方程式是

.结晶过程中反应的离子方程式是

.吸附102Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O2K++FeO42-=K2FeO4↓（3）K2FeO4在水中不稳定，发生反应：4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑，其稳定性与温度(T)和溶液pH的关系分别如下图所示。

图Ⅰ.K2FeO4的稳定性与温度的关系图Ⅱ.K2FeO4的稳定性与溶液pH的关系由图Ⅰ可得出的结论是

.图Ⅱ中a

c(填“>”、“<”或“=”)，其原因是

.K2FeO4的稳定性随温度的升高而减弱<由4FeO42-+10H2O≒4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑可知：c(H+)增大使平衡正向移动，平衡时c(FeO42-)越小，溶液的pH越小.c(FeO42-)/mol·L-1c(FeO42-)/mol·L-1T1T2T4T3K2FeO4FeSO4Na2FeO4干式Na2O2Fe(NO3)3湿式NaClONaOHKOH4FeO42-+10H2O≒4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2不稳定性温度酸碱性水处理剂考平衡移动→考氧化还原→考