题型二 以“化学工艺流程”为载体的综合考查型
1.某化学兴趣小组拟探究锡及锡的化合物的部分性质。经查阅资料知：Sn的熔点231 ℃；SnCl2易被氧化，且易水解；Sn(OH)2常温下易分解，SnCl4常温下为无色液体，熔点－33 ℃，沸点114.1 ℃，请回答下列问题：
(1)该小组用以下流程制备SnSO4晶体：
①操作Ⅱ所需的实验仪器为
________________________________________________________________________。 ②过滤操作中玻璃棒使用的注意事项为
________________________________________________________________________。 ③操作Ⅰ为沉淀的洗涤。请简述如何判断沉淀是否洗涤干净
________________________________________________________________________。 (2)用熔融的锡与干燥的氯气制备SnCl4，提供的装置如下：
①装置Ⅲ为冷凝管，则水流从________进入。 ②请用大写英文字母按从左到右顺序连接组装仪器
________________________________________________________________________。 ③有同学指出②中连接的实验装置存在不足，不足之处为______________________。 (3)测定锡粉质量分数的步骤：取锡粉1.226 g溶于盐酸中，加入过量的FeCl3溶液，再用0.100 0 mol·L1 K2Cr2O7溶液滴定Fe2，消耗K2Cr2O7溶液32.00 mL，发生的反应：6FeCl2＋K2Cr2O7
－
＋
＋14HCl===6FeCl3＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O。则锡粉的质量分数为(杂质不参与反应)____________。
答案 (1)①蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、三脚架(或带铁圈的铁架台)、火柴 ②玻璃棒有一定倾斜角，引流时烧杯尖嘴紧靠在玻璃棒上，玻璃棒末端轻靠在三层滤纸上 ③取洗涤液少许于试管中，滴入用HNO3酸化的AgNO3溶液，若无明显现象，则证明洗涤干净；否则洗涤不干净
(2)①Q ②BJIKACDGHE(F) ③缺少尾气处理装置 (3)93.18%
解析 (1)③操作Ⅰ前的过滤，得到的滤液中含有氯离子，判断沉淀是否洗涤干净，只需判断沉淀上是否还吸附有氯离子即可。方法是取洗涤液少许于试管中，滴入用HNO3酸化的AgNO3容液。若无明显现象，则证明洗涤干净；否则洗涤不干净。
(2)②用熔融的锡与干燥的氯气制备SnCl4，首先要制备干燥的氯气，应该选择装置Ⅱ和Ⅵ，且先除氯化氢，再干燥；然后将干燥的氢气通入Ⅰ中反应生成SnCl4，根据SnCl4的物理性质可知，SnCl4的沸点较低，可以用Ⅲ使之冷凝，用Ⅴ收集生成的SnCl4，为了防止外界水蒸气等进入装置，最后连接一个干燥装置Ⅳ，从左到右组装仪器的顺序为BJIKACDGHE(F)。 ③反应中的氯气可能不完全反应，会造成空气污染。
(3)由Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑①，SnCl2＋2FeCl3===SnCl4＋2FeCl2②，6FeCl2＋K2Cr2O7 ＋14HCl===6FeCl3＋2KCl ＋2CrCl3＋7H2O③，由方程式①②③得知：K2Cr2O7～6FeCl2～3SnCl2～3Sn，n(Sn)＝3n(K2Cr2O7)＝3×0.100 0 mol·L1×0.032 L＝0.009 6 mol，m(Sn)＝n(Sn)
－
m?Sn?－×M(Sn)＝0.009 6 mol×119 g·mol1＝1.142 4 g，锡粉样品中锡的质量分数＝×100%
m?样品?＝
1.142 4 g
×100%≈93.18%。
1.226 g
2.工业上用菱锰矿(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等杂质]为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：
已知生成氢氧化物沉淀的pH：
开始沉淀时 完全沉淀时
注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L1
－
Mn(OH)2 8.3 9.8 Fe(OH)2 6.3 8.3 Fe(OH)3 2.7 3.7 Cu(OH)2 4.7 6.7 回答下列问题：
(1)含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是
________________________________________________________________________； 盐酸溶解MnCO3的化学方程式是
________________________________________________________________________。 (2)向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。 (3)滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu2，反应的离子方程式是
＋
________________________________________________________________________。 (4)将MnCl2转化为MnO2的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化，该反应的离子方程式：5Mn2＋2ClO3＋________===________＋________＋________。
＋
－
(5)将MnCl2转化为MnO2的另一种方法是电解法。
①生成MnO2的电极反应式是_______________________________________________； ②若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，则无Cl2产生。其原因是________________________________________________________________________。 答案 (1)增大接触面积，提高反应速率 MnCO3＋2HCl===MnCl2＋CO2↑＋H2O (2)2Fe2＋H2O2＋4H2O===2Fe(OH)3↓＋4H
＋
＋
(3)MnS＋Cu2===Mn2＋CuS
＋
＋
(4)4H2O Cl2↑ 5MnO2 8H
(5)①Mn2－2e＋2H2O===MnO2＋4H ②其他条件不变，增大Mn2浓度[或增大c(Mn2
＋
－
＋
＋
＋
＋
)/c(Cl]，有利于Mn2放电(不利于Cl放电)
－
＋
－
解析 菱锰矿用盐酸酸浸后，MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3与盐酸反应，SiO2不与盐酸反应，过滤得到滤渣1为SiO2，滤液1中含有氯化锰、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl，向滤液中加入生石灰，调节溶液pH＝4，加入过氧化氢将溶液中Fe2氧化为Fe3，在pH＝4时氧
＋
＋
化得到的Fe3转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去，滤液2中加入MnS，将溶液中Cu2转化为
＋
＋
CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl2，经一系列转化得到MnO2，据此分析解题。 (2)加入过氧化氢将溶液中Fe2氧化为Fe3，在pH＝4时氧化得到的Fe3转化为Fe(OH)3沉
＋
＋
＋
淀，根据电荷守恒有氢离子生成，反应的离子方程式：2Fe2＋H2O2＋4H2O===2Fe(OH)3↓＋
＋
4H。
(4)用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素发生氧化反应，则Cl元素发生还原反应生成Cl2，由于在酸性条件下反应，根据电荷守恒可知，生成物中有H生成，根据H元素守恒，可知反应物中缺项物质为H2O，配平后离子方程式：5Mn2＋2ClO3＋
＋
－
＋
＋
4H2O===Cl2↑＋5MnO2＋8H。
(5)①由题意可知，Mn2转化为MnO2，发生氧化反应，由氧元素守恒可知有水参加反应，由
＋
＋
电荷守恒可知应有H生成，电极反应式：Mn2－2e＋2H2O===MnO2＋4H；②Mn2、Cl
＋
＋
－
＋
＋
＋
＋
－
＋
－
都在阳极放电，二者为竞争关系，增大Mn2浓度[或增大c(Mn2)/c(Cl)]，有利于Mn2放电(不利于Cl放电)。
3.重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。
－
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3，同时还含有少量的Fe2、Fe3、Al3、Ca2和Mg2等，且
＋
＋
＋
＋
＋
＋
酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：
注：常温下，部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时所需的pH，如下表： 氢氧化物 pH (1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填字母，下同)。 A.Na2O2 C.FeCl3
＋
＋
Fe(OH)3 3.7 Fe(OH)2 9.6 Mg(OH)2 11.1 Al(OH)3 8 Cr(OH)3 9 B.HNO3 D.KMnO4
(2)加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是________；已知钠离子交换树脂的原理：Mn＋nNaR―→MRn＋nNa，此步操作被交换除去的杂质离子是____________。 A.Fe3
＋
B.Al3
＋
C.Ca2
＋D.Mg2
＋
－
－
(3)还原过程在酸性条件下进行，每消耗0.8 mol Cr2O27转移4.8 mol e，该反应离子方程式为 ________________________________________________________________________。
2Ⅱ.酸性条件下，六价铬主要以Cr2O27形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O7的废水，
－
－
该法用Fe作电极电解含Cr2O27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溶液。
(1)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是 ________________________________________________________________________。 (2)常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10105 mol·L1。
－
－
－32
，溶液的pH应为________时才能使c(Cr3)降至
＋
答案 Ⅰ.(1)A (2)AB CD
223(3)3S2O23＋4Cr2O7＋26H===6SO4＋8Cr＋13H2O
－
－
＋
－
＋
Ⅱ.(1)不能 因阳极产生的Cu2不能使Cr2O27还原到低价态
＋
－
(2)5
解析 Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3，同时还含有少量的Fe2、Fe3、Al3、Ca2和Mg2
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
＋
等，加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，同时Cr3被氧化为Cr2O2加氢氧化钠调节pH＝8，7，
22则Fe3、Al3转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤，滤液中主要含有Cr2O27、Ca和Mg
＋
＋
－
＋
＋
3等，通过钠离子交换树脂，除去Ca2和Mg2，然后加Na2S2O3把Cr2O27还原为Cr，再调
＋
＋
－
＋
节pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。
(1)加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子，同时不能引入新的杂质，所以可以用Na2O2代替H2O2。
(2)根据表中数据可知，pH＝8时，Fe3、Al3转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，则Fe3、Al3
＋
＋
＋
＋
被除去；通过钠离子交换树脂，除去Ca2和Mg2。
＋
＋
－
－
－
＋
23(3)每消耗0.8 mol Cr2O27转移4.8 mol e，则1 mol Cr2O7转移6 mol电子，所以生成Cr，22223S2O23被氧化为SO4，则反应的离子方程式：3S2O3＋4Cr2O7＋26H===6SO4＋8Cr＋
－
－
－
－
＋
－
＋
13H2O。
Ⅱ.(1)若用Cu电极来代替Fe电极，在阳极上铜失去电子得到的阳离子是铜离子，该离子不具有还原性，不能和重铬酸根之间发生反应。 (2)当c(Cr)＝10 mol·L
－
＋
3＋－5－1
310－32－－－
时，溶液的c(OH)＝L1＝109 mol·L1， －5 mol·
10
－
1014－－－
c(H)＝－9 mol·L1＝105 mol·L1，pH＝5。
10
4.铁盐是中学化学常见的盐。下面是以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁和制备草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O )的工艺流程图(部分操作和条件略)。
请回答下列问题：
已知：①pH＞4时，Fe2易被氧气氧化；
＋
②NH4HCO3在热水中会分解；
③几种物质的溶解度(g/l00 g H2O)如下：
20 ℃ 60 ℃
(1)流程图步骤Ⅰ中，在提纯时需要加足量的铁屑的原因是
________________________________________________________________________。 (2)在生产氧化铁的步骤Ⅲ中，生成FeCO3的离子方程式是
________________________________________________________________________。 (3)上述流程图制备草酸亚铁过程中，用稀硫酸调溶液pH至1～2的目的是
________________________________________________________________________， 趁热过滤的原因是________________________________________________________。 (4)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3＋O2===2Fe2O3＋4CO2。现煅烧464.0 kg的FeCO3，
FeSO4·7H2O 48 101 (NH4)2SO4 75 88 FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O 37 38