内容正文:
重点突破(三) 找准关系突破工艺流程中的计算
化学工艺流程中的计算包括纯度计算、转化率、产率计算等等。不管计算什么,都离不开关系式法。应用关系式法就能抛开繁杂的反应过程,从始态到终态来找关系,化难为易稳解题。
命题点(一) 利用“碘量法”进行物质含量测定
1.直接碘量法
直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中,I2被还原为I-
指示剂
淀粉:淀粉遇碘显蓝色,反应极为灵敏。化学计量点稍后,溶液中有过量的碘,碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。碘自身的颜色指示终点,化学计量点后,溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点
适用对象
I2 是较弱的氧化剂,强还原性的S2-、S2O、SO、As2O3、Vc等都可直接滴定
2.间接碘量法
分类
剩余碘量法
剩余碘量法是在供试品(还原性物质)溶液中先加入定量、过量的碘滴定液,待I2与测定组分反应完全后,然后用硫代硫酸钠滴定液滴定剩余的碘,以求出待测组分含量的方法。滴定反应为
I2(定量过量)+还原性物质―→2I-+氧化产物
I2(剩余)+2S2O―→S4O+2I-
置换碘量法
置换碘量法是先在供试品(氧化性物质)溶液中加入碘化钾,供试品将碘化钾氧化析出定量的碘,碘再用硫代硫酸钠滴定液滴定,从而可求出待测组分含量。滴定反应为
氧化性物质+2I-―→I2+还原产物
I2+2S2O―→S4O+2I-
指示剂
淀粉,淀粉指示剂应在近终点时加入,因为当溶液中有大量碘存在时,碘易吸附在淀粉表面,影响终点的正确判断
适用对象
I-是中等强度的还原剂。主要用来测氧化态物质:CrO、Cr2O、H2O2、 KMnO4、IO、Cu2+、NO、NO等
[典例] 高纯硝酸锶Sr(NO3)2可用于制造信号灯、光学玻璃等。工业级硝酸锶含硝酸钙、硝酸钡等杂质,提纯流程如下:
已知:①“滤渣1”的成分为Ba(NO3)2、Sr(NO3)2;
②铬酸(H2CrO4)为弱酸。
为了测定“滤渣2”中BaCrO4的含量,进行以下实验:
m g“滤渣2”溶液滴定终点时消耗V mL Na2S2O3溶液
(已知:I2+2S2O===2I-+S4O)
(1)“滤渣2”中BaCrO4(摩尔质量为M g·mol-1)的质量分数为________(用代数式表示)。
(2)若加入的HI溶液过量太多,测定结果会__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
[解析] (1)酸性条件下BaCrO4与HI反应的离子方程式为2BaCrO4+6I-+16H+===2Cr3++3I2+8H2O+2Ba2+,结合反应I2+2S2O===2I-+S4O,设“滤渣2”中BaCrO4的质量分数为w,则有:
2BaCrO4~3I2~6S2O
2M g 6 mol
m g×w cV×10-3 mol
则w=×100%=×100%。
(2)若加入的HI溶液过量太多,部分HI被空气氧化,使测定结果偏高。
[答案] (1)×100% (2)偏高
[思维建模] 利用关系式法解题思维流程
[迁移应用]
1.以某冶金工业产生的废渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)为原料,根据下列流程可制备K2Cr2O7。
下列说法正确的是( )
A.煅烧时没有发生氧化还原反应
B.滤渣Ⅱ中主要成分是Al(OH)3
C.可循环使用的物质是CO2和Na2CO3
D.由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入KOH
解析:选C 向废渣中加入碳酸钠和氧气并煅烧,发生反应4Na2CO3+2Cr2O3+3O24Na2CrO4+4CO2,煅烧时发生氧化还原反应,A错误;用水浸之后,溶液中含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CO3,向溶液中通入二氧化碳,会生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀,B错误;从流程图可知,CO2和Na2CO3均可循环使用,C正确;由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入硫酸和KCl固体,反应如下:2Na2CrO4+H2SO4===Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O,再向溶液中加入KCl固体,就会有K2Cr2O7晶体析出,D错误。
2.(好题再发掘)由第1题的题给信息回答以下问题:
(1)K2Cr2O7中Cr元素的化合价是______。
(2)向废渣中加入碳酸钠和氧气煅烧时,Cr2O3发生反应的化学方程式为________________________________________________。
(3)重铬酸钾纯度测定
称取重铬酸钾试样2.940 0 g配成250 mL溶液,取出25.00 mL于锥形瓶中,加入10 mL 2 mol·L-1 H2SO4和足量碘化钾(Cr2O的还原产物为Cr3+),放于暗处5 min,然后加入100 mL水和淀粉指示剂,用0