第四单元 定量分析与工艺流程实验分析
1．聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O)，制备过程如下所示：
(1)验证固体W焙烧后产生的气体中含有SO2的方法是___________________________。 (2)制备绿矾时，向溶液X中加入过量________，充分反应后，经________操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。
(3)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数______________________________ (填“偏大”或“偏小”)。
解析：(1)利用SO2的漂白性来鉴别SO2。
(2)溶液X中有Fe，欲制绿矾，应把Fe转化为Fe，所以要加过量的铁屑。 (3)用pH试纸测定溶液的pH，为了测定的准确性，应选用干燥、洁净的装置。若pH偏小，酸性过强，则形成的聚铁中OH偏少，SO4偏多，导致聚铁中铁的质量分数偏小。
答案：(1)将产生的气体通入盛有品红溶液的小试管中，若品红溶液褪色，加热能恢复原色，证明气体中含有SO2
(2)铁屑 过滤 (3)取一小块pH试纸，放在干燥、洁净的表面皿(或玻璃片)上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测溶液，滴到pH试纸上，然后与标准比色卡比较 偏小
2．利用化学原理可对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO2的离子方程式为________________________________________________________________________。
(二)某工厂对制铬工业污泥中Cr(Ⅲ)回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr，其次是Fe、Fe、Al、Ca、Mg)：
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1
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
阳离子 开始沉 淀时的pH 沉淀完 全时的pH Fe Fe Mg Al Cu 1.9 7.0 － － 4.7 3＋2＋2＋3＋2＋Cr － 3＋3.2 9.0 11.1 8.0 6.7 9.0(>9．0溶解) (1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是__________________________(至少写一条)。
(2)调pH＝8.0是为了除去________(填“Fe”“Al”“Ca”或“Mg”)。 (3)钠离子交换树脂的原理为M
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n＋
＋nNaR―→MRn＋nNa，被交换的杂质离子是
2＋
＋
________(填“Fe”“Al”“Ca”或“Mg”)。
(三)印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3溶液。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu、Fe和Fe的浓度均为0.10 mol·L，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe和Fe的实验步骤：①______________________；②___________________；③过滤。(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)
解析：(一)在碱性条件下用铝粉还原NO2，根据题意知NO2被还原的产物为NH3·H2O，铝元素被氧化成AlO2，然后进行书写和配平。
(二)先对污泥处理过程做整体分析，过滤Ⅰ的目的是除去污泥中的不溶性杂质，然后用H2O2将难以沉淀的Fe氧化成易沉淀的Fe，在此过程中Cr被氧化成Cr2O7。再调节pH至8，通过对照阳离子沉淀pH表可知，此时Fe和Al完全沉淀，通过过滤Ⅱ后除去沉淀，溶液中还有杂质离子Ca、Mg，通过钠离子交换树脂可以除去，最后用SO2还原Cr2O7得到最终的产物。
(三)欲除去CuCl2溶液中的Fe和Fe，必须先将Fe氧化成Fe，然后再通过调节pH至3.2～4.7，可以将Fe转化成Fe(OH)3沉淀而除去。为了不引入新的杂质，氧化时用Cl2，调节pH用CuO。
答案：(一)2Al＋OH＋NO2＋2H2O===2AlO2＋NH3·H2O
(二)(1)升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸(多次浸取)、适当延长浸取时间(只要答出任意一点即可，其他合理答案也可)
(2)Fe、Al (3)Ca、Mg
(三)通入足量Cl2将Fe氧化成Fe 加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7
3．(2024·唐山高三检测)硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含
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3＋
铁废铜为原料生产胆矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程示意图：
胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100 g水)见下表：
温度/℃ 石膏 胆矾 请回答下列问题： (1)红棕色滤渣的主要成分是___________________________________________。 (2)写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式：________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)操作Ⅰ的温度应该控制在________℃左右。
(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为__________________、洗涤、干燥。 (5)取样检验是为了确认Fe是否除净，有的同学设计如下方案：取样于试管→滴加KSCN溶液。老师的评价是此方案不合理。请指出该方案存在的问题：__________________
________________________________________________________________________。 (6)反应产物中的NO可以循环使用，试仅用一个化学方程式表示NO转化为HNO3的反应：____________________________________________________________。
解析：对比原料与产品可知，该生产的主要工序：一是除去原料中的杂质铁，二是利用溶解度数据分离石膏和胆矾。再进一步分析，由于目的是制胆矾，则投入的硝酸应反应完全；杂质铁应除去，除铁一般方法是将其氧化成Fe，然后调节溶液pH使之完全水解生成Fe(OH)3沉淀。
答案：(1)Fe(OH)3 (2)3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O (3)100 (4)冷却结晶、过滤
(5)Cu的蓝色对少量Fe的检验有干扰 (6)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4．三氯氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料，工业上可以直接氧化PCl3 制备POCl3，反应原理为P4(白磷)＋6Cl2===4PCl3，2PCl3＋O2===2POCl3。
PCl3、POCl3 的部分性质如下：
PCl3 POCl3 熔点/℃ －112 2 沸点/℃ 75.5 105.3 其他 遇水生成H3PO3 和HCl 遇水生成H3PO4 和HCl 2＋
3＋
3＋
3＋
20 0.32 32 40 0.26 44.6 60 0.15 61.8 80 0.11 83.8 100 0.07 114 某兴趣小组模拟该工艺设计实验装置如下(某些夹持装置、加热装置已略去)：
3
(1)仪器a 的名称为______________，装置B中长颈漏斗的作用是________________________________________________________________________。
(2)装置E用来制取Cl2，反应的离子方程式为_________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为使实验顺利进行，还需补充的装置为_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)反应时，需严格控制三个条件：
①先制取__________，缓慢地通入装置C中，直至装置C中的白磷消失后，再通入另一种气体。
②装置C用水浴加热控制温度为60～65 ℃，除加快反应速率外，另一目的是________________________________________________________________________。
③反应物必须干燥，否则会在装置C中产生大量的白雾，白雾的主要成分为______________(写化学式)。
(5)反应结束后通过下面步骤测定POCl3 产品中Cl 的含量。
Ⅰ.取x g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH 溶液，POCl3 完全反应后加稀硝酸至酸性； Ⅱ.向锥形瓶中加入 0.100 0 mol/L 的AgNO3 溶液40.00 mL，使Cl完全沉淀； Ⅲ.再向锥形瓶中加入20 mL硝基苯，振荡，使沉淀表面被有机物覆盖；
Ⅳ.然后加入指示剂，用c mol/L NH4SCN溶液滴定过量Ag 至终点，记下所用体积为V mL。
则产品中Cl的质量分数为________________(写出计算式)。[已知：Ag3PO4 溶于酸，
＋
－
Ksp(AgCl)＝3.2×10－9，Ksp(AgSCN)＝2×10－12]
解析：(1)仪器a的名称是球形冷凝管；装置A中产生氧气，发生反应的化学方程式为MnO2
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(或2H2O2=====2H2O＋O2↑)；装置B的作用除观察O2 的流速和干燥O2之外，还有平衡气压，故装置B中长颈漏斗的作用是平衡气压。
(2)二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为4H＋2Cl
－
＋
△2＋
＋MnO2=====Mn＋Cl2↑＋2H2O。
(3)装置C为氯气和白磷发生反应的装置，反应结束后会有氯气从冷凝管a中逸出，污
染空气，需要吸收处理；另外，POCl3 和PCl3 遇水会发生反应，为使实验顺利进行，需要在仪器a后连接装有碱石灰的干燥管，防止空气中水蒸气进入装置C内。
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(4)①根据题意可知，应先制备出三氯化磷，然后将其氧化为POCl3，所以先制取氯气，缓慢地通入装置C中，直至装置C中的白磷消失后，再通入氧气。
②由于PCl3 的沸点是75.5 ℃，因此控制温度为60～65 ℃，其主要目的是加快反应速率，同时防止PCl3 汽化。
③POCl3 和PCl3 遇水会发生反应，均生成氯化氢，遇到水蒸气产生大量的白雾，所以反应物必须干燥。
(5)根据题意可知，NH4SCN的物质的量为cV×10 mol，则与之反应的银离子的物质的量为cV×10 mol，而总的银离子的物质的量为4×10 mol，所以与氯离子反应的银离子的物质的量为4×10 mol－cV×10 mol，因此氯离子的物质的量为4×10 mol－cV×10
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（4×10－cV×10）×35.5 mol，则产品中Cl的质量分数为×100%。
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x答案：(1)球形冷凝管 平衡气压 △＋－2＋
(2)4H＋2Cl＋MnO2=====Mn＋Cl2↑＋2H2O (3)在仪器a后连接装有碱石灰的干燥管 (4)①Cl2 ②防止PCl3 汽化 ③HCl （4×10－cV×10）×35.5(5)×100%
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x3.55×（4－cV）[或%]
x5．(2024·高考天津卷)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：
Ⅰ.采样
采样步骤： ①检验系统气密性；
②加热器将烟道气加热至140 ℃； ③打开抽气泵置换系统内空气； ④采集无尘、干燥的气样； ⑤关闭系统，停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为_______________________________________。 (2)C中填充的干燥剂是________(填序号)。 a．碱石灰 b．无水CuSO4 c．P2O5
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江苏省2024版新高考化学一轮复习专题10第四单元定量分析与工艺流程实验分析课后达标检测苏教版
