高中化学课件-工艺流程题

6.高铁酸钾(K2FeO4)具有很强的氧化性，是一种高效水处理剂。
(体1)的用_K_2_F吸_e_O_附4_处__理__废作水用时。，既利用其强氧化性，又利用Fe(OH)3胶
(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↑，
⑸滴定终点的现象是___溶__液__变__为__红__色________。
⑹滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为M g·mol-1）试样 wg，消耗cmol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL，则TiO2质
量分数表达式为___c_V__M_______________。
1000w
TiO2 → Ti3+ → Fe3+ → NH4Fe(SO4)2
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： 碱性条件三种
离子都沉淀 滤液
含 Cr2O72的酸性 废水
①加 FeSO4·7H2O
Cr3+ Fe2+ Fe3+
的溶液
②加NaOH 溶液
至PHΒιβλιοθήκη Baidu9，
过滤
③焙烧
滤渣
Cr(OH)3↓
+3 +2 Cr0.5Fe1.5FeO4
Fe(OH)3↓
Fe2+还原Cr2O72-
Fe(OH)2↓
（1）第①步反应的离子方程式是__________________
Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3+ + 6Fe3++7H2O
FeSO4·7H2O
平衡常数计算
Fe
H+
Fe(OH)3 FeTiO3
溶度积计算
TiO2+
TiO2·nH2O
TiCl4
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。
= 2.79×10-39 /Kw3 = 2.79×103
（4）已知：
基础信息
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g);⊿H=+140kJ/mol 2C(s)+O2(g)=2CO(g); ⊿H=-221kJ/mol
写的出热④化中学方TiO程2式和：焦TiO_炭_2、(_s_)氯_+_2气_C_反l2_(_应g_)生+_2_成C__(液s_)_态=_T_Ti_CiC_l4l_4(_和l)_+C_2_OC_气O_(_体g_). ;⊿H=-81kJ/mol
（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
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作电极的原因为阳极反应Fe - 2e-＝Fe2+.
提供还原剂Fe2+
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极 反应解释） 2H++2e-＝H2↑ . 溶液中同时生成的沉淀还有 Fe(OH)3 .
理论上需要加入_1__3_._9___gFeSO4·7H2O。
1×5.00×10-3×2×5×278=13.9g
M(FeSO4·7H2O)=278g/mol
PH试纸使用技能 守恒计算技能
2人.工类业及废生水态中系常统含产有生一很定大量损的害C，r2必O须72-和进C行r处O4理2-，。它常们用会的对处 理方法有两种。
(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：
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-
方法1：还原沉淀法. 该法的工艺流程为：
CrO42-
Cr2O72-
Fe2 ②还原
Cr3+
③O沉H淀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 橙 色.
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是 c 。
a．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同 b．2v (Cr2O72-) =v (CrO42-) c．溶液的颜色不变
该反应中每生成2 mol Na2FeO4时转移电子 10 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
.
2F结e(N晶O过3)程3+中3N反aC应lO的+离10子N方aO程H式=2是Na22FKe+O+4F+3eNOa4C2-l+=6KN2aFNeOO3+4↓5H2.O
也可加上Fe(OH)2
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_+_2__价. (N2a)化2O学·S上iO可2，将则某F些e(盐Cr写O2成)2氧可化写物成的F形eO式·，Cr如2ONa3 2S。iO3可写成
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__抑__制__N__H_4_F_e_(_S_O__4)_2_水__解____；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____a__c___（填
字母代号）。
（3）第②步中，还原1mol Cr2O72-离子，需要
___6___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 5 .
(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
__产__生__三__废____(只要求写出一项)。
(用6)依蒸据馏右(分表馏信或息精,要馏精) 制含方少法量. SiCl4杂质的TiCTli4Cl4的SiC,可l4 采
熔点/℃ -25.0 -68.8 观察信息 沸点/℃ 136.4 57.6
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_偏__高___。 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__低______。
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= 2.79×103 。沉淀酸溶解平衡
Fe(OH)3+ 3H+ ≒ Fe3+ + 3H2O K=c(Fe3+)/c3(H+)= 2.79×10-39 / 〔 c3(OH-) ·c3(H+) 〕
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”
配制NH4Fe(SO4)2标准液 易
中
TiCl4水解 难
测定TiO2粒子大小
NH4Fe(SO4)2水解
TiO2
易 Cl-的检验 易
TiO2质量分数计算
中
氧化还原反应滴定
NH4Fe(SO4)2标难准溶液滴定Ti3+
⑵ 检验TiO2·x H2O中Cl-是否被除净的方法是_ ___取__少_量__水__洗__液__，_滴__加__A_g_N__O_3_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号下) 列可用于测定TiO2粒子大小的方法是__d__(填字母代
2CrO42-+2H+ =Cr2O72- +H2O ; 3CrO42- +4H+ =Cr3O102-+2H2O
① 往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是
。
②少混量合不溶能液除乙尽中N溶a2质CO的3等化杂学质式，是过_N量_a_会_2C_生_r_成2O_N_7_a和_2C_Nr3aO21S0。等O4副产物
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+ 基础信息
命题趋势 -- “过程和方法”
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.
新信息
2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O
Ti3+(紫色)+ Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H+ 加入铁屑的作用是_使__F_e_3+_还__原__为_F_e_2_+；__。
生成Ti3+保护Fe2+不被氧化
(液2)，在该②溶→液③的工分艺散过质程颗中粒需直要径控大制小条在件以10形-9m成～T1i0O-27m·nH范2O围溶. (3)若把③中制得得固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的
而被除去。a电极的电极反应式是2H++2e-=H2↑
，
b电极附近反应的离子方程式是________
Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
考查影响速率的因素
考查电解法除Cr
考查化合价 组成形式
考查变量控制
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 。
（2）第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是：______
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。
（3）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，
还有_F_e_(__O_H_)_3_、__F_e_(_O__H_)_2_.
（4）欲使1L该废水中的Cr2O72-完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。
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：
⑴ TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化学方程式
为__T_i_C_l_4_+_(x__+_2_)_H_2_O_______T_i_O__2·_x_H__2O__↓_+_4_H__C_l__。
（3）K2FeO4在水中不稳定，发生反应：