“铬”坚不拔，直击高考——2025届高三化学一轮复习工业流程问题

“铬”坚不拔，直击高考 1．铬 (1)物理性质：银白色金属，由于单电子多，金属键强，故硬度及熔点均高，是硬度最高的过渡金属。由于铬的机械强度好，且有抗腐蚀性能，被用于钢铁合金中。不锈钢中含铬量最高，可达20％左右。许多金属表面镀铬，防锈，光亮 (2)铬的存在和制取 ①存在：铬在自然界中以铬铁矿存在，化学式为Fe(CrO2)2 ②制取：金属铬可以通过铬铁矿FeCr2O4制取，用焦炭还原就可制得铬铁合金。该合金可用作制取不锈钢的原料。FeCr2O4＋4CFe＋2Cr＋4CO。如果要制取不含铁的铬单质，可将铬铁矿与碳酸钠强热而成为水溶性的铬酸盐(其中铁转换为不溶性的Fe2O3)，进一步用水浸取、酸化使重铬酸盐析出。接着加热还原而变为Cr2O3，再用铝等还原就可得到金属铬 (3)化学性质 ①室温下化学性质稳定，潮湿空气中也不会被腐蚀，因此常被用于制作不锈钢和镀铬 ②铬比较活泼，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色Cr2+溶液，而后为空气所氧化成绿色的Cr3+溶液 铬缓慢地溶于稀盐酸和稀硫酸中，先有铬(II)生成：Cr＋2HCl===CrCl2(蓝色)＋H2↑ 铬(II)在空气中迅速被氧化成铬(III)：4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3(绿色)＋2H2O ③铬在冷、浓HNO3中钝化 2．铬的化合物 铬元素的常见价态有＋6、＋3、＋2价。在酸性介质中，Cr2＋具有强的还原性，Cr3＋的还原性较弱，只有用强氧化剂才能将Cr3＋氧化成Cr2O，＋6价铬在酸性条件下以Cr2O存在，具有强氧化性，在碱性介质中以CrO存在 (1)铬(III)的氧化物——Cr2O3：绿色，两性氧化物，既溶于酸，也溶于碱 ①与酸反应：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O [Cr2(SO4)3为无水盐为玫瑰色粉末] ②与碱反应：Cr2O3＋2NaOH===2NaCrO2(绿色)＋H2O (2)铬(III)的氢氧化物——Cr(OH)3：灰蓝色，两性氢氧化物，既溶于酸，也溶于碱 ①与酸反应：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O ②与碱反应：Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O或Cr(OH)3＋OH－===Cr(OH)(绿色) Cr2O3和Cr(OH)3显两性， 其转化关：Cr3＋(紫色)Cr(OH)3(灰蓝色)[Cr(OH)4]－(绿色) 反应的离子方程式 ①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓ ②Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－===[Cr(OH)4]－ ③[Cr(OH)4]－＋H＋===Cr(OH)3↓＋H2O ④Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋===Cr3＋＋4H2O (3)Cr(Ⅲ)的还原性 在酸性条件下以Cr3＋存在，碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]－(或CrO)存在。 ①Cr3＋在酸性条件下是稳定的，只能被强氧化剂氧化，如： 2Cr3＋＋3PbO2＋H2O===3Pb2＋ ＋Cr2O＋2H＋。 但在碱性条件下能被氧化成CrO，2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO＋8H2O。 ②在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐CrO，如： 2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O， 2CrO＋3Na2O2＋2H2O===2CrO＋6Na＋＋4OH－。 (3)铬(VI)化合物 ①存在形式与转化 CrO Cr2O CrO3 CrO22+ 黄色 橙色 红、针状 深红 a．碱中单聚酸根CrO42－，酸中二聚Cr2O72－：2CrO＋2H+ ===Cr2O＋H2O K = 1.0×1014 b．强酸中以CrO3形式存在。例如，配制洗液时 H2SO4 (浓)与 K2Cr2O7混合，就有CrO3红色针状晶体析出 K2Cr2O7＋2H2SO4 (浓)===2 KHSO4＋2CrO3＋H2O c．酸性过强时铬(VI)以CrO22+离子形式存在。CrO22+称为铬氧基，或铬酰基 。CrO2Cl2是深红色液体，其形 态象溴，易挥发。K2Cr2O7和KCl粉末相混合，滴加浓H2SO4，加热则有CrO2Cl2挥发出来 K2Cr2O7＋4KCl＋3H2SO4===2CrO2Cl2↑＋3K2SO4＋3H2O ②铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O和CrO存在下列平衡 2CrO(黄色)＋2H＋Cr2O(橙红色)＋H2O 在酸性条件下，主要以Cr2O形式存在，在碱性条件下，上述平衡逆向移动，主要以CrO形式存在 ③Cr(Ⅵ)的氧化性：K2Cr2O7及K2CrO4均为＋6价铬的化合物，具有强氧化性，在酸性溶液中，Cr2O具有强氧化性，在酸性条件下的还原产物均为Cr3＋；但在碱性溶液中CrO的氧化性要弱的多 Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O， Cr2O＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 2CrO＋3SO＋10H＋===2Cr3＋＋3SO＋5H2O 1．（四川省成都市蓉城名校联考2024-2025学年高三上学期入学考试化学试题）铬是自然界硬度最大的金属，具有很高的耐腐蚀性，广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。工业上可采用铬铁矿(主要成分为，还含有少量及其它不溶于水的杂质)进行金属铬的冶炼，其流程如下： 已知：①白云石主要成分为；②常温下，完全沉淀的约为9.4。回答下列问题： (1)含铬8%左右的铬铁矿通过“摇床粗选、中矿再选”两段选别的操作，得到含铬34%左右的精矿。对原料进行上述操作，在化学上叫做元素的 。 (2)工业上，高温下用将中的铬还原为金属铬的方法被称为 法。 (3)“水浸”后的浸取液略小于10.经检测，其中几乎不存在钙、镁元素，其原因可能是 。 (4)取“沉铝”后的滤液于小烧杯中，用激光笔照射，发现沿着光线方向，滤液中出现一条明亮的光带，说明该滤液中存在 (填分散质粒子名称)。 (5)“沉铝”时若过小(加酸过多)，后续过程会耗费较多原料，其原因是 。 (6)“沉铝”后的滤液(含)在酸性环境下用还原为的离子方程式为 。 (7)铬常用于电镀行业，使金属表面覆盖一层既美观又抗腐蚀的铬，但电镀液会残留含剧毒的，一般用将其转化为对环境影响不大的，若处理含的电镀液，处理过程中转移的电子数为 (阿伏加德罗常数为)。 2．（江苏省镇江市十校联考2023-2024学年高一下学期4月期中考试化学试题）铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857℃。工业上以铬铁矿[主要成分是]为原料冶炼铬的流程如图所示： (1)中各元素化合价均为整数，则铬的化合价为 ，写出基态铬原子的外围电子排布式 。 (2)操作a由两步反应构成，其分别是① 、②与铝粉混合高温下发生铝热反应。 (3)是两性氢氧化物，写出其与NaOH反应的离子方程式 。 (4)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体()：先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。 ①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式 。 ②若处理含1mol (不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10mol ，则当铁铬氧体中时，则铁铬氧体的化学式为 。 3．（河南省南阳市2023-2024学年高三上学期1月期末考试理综化学试题）一种新型的“水浸——分步沉淀法”实现了以不锈钢酸洗污泥(主要含有、、、、等组分)为原料，高效回收镍铁铬。其流程示意图如图(a)所示 已知ⅰ．时溶度积：， ⅱ．性质和类似 回答下列问题： (1)滤渣①的主要成分有 (填化学式)。 (2)“沉铁”时，加入发生的离子方程式为 。 (3)“沉铬”时，需要向滤液③中滴加溶液调，溶液与铬沉淀率的关系如图(b)所示。综合考虑，确定铬沉淀时，溶液最适宜的为 。若过大，则会造成产率下降，其原因是 (用离子方程式表示)。 (4)“沉铬”后，采用减压过滤的方式，分离得到，减压过滤装置如图(c)所示。 ①与普通过滤相比，减压过滤的优点是 。 ②减压过滤结束时，对过滤装置的操作是 。 (5)“除重金属”时，通入一定量的气体，调节溶液的，当刚好完全沉淀时(离子的物质的量浓度时沉淀完全)，则 (设的平衡浓度为，已知：的，)。 (6)铬铝合金是一种具有出色耐热性和耐腐蚀性的合金材料。一种铬铝合金具有体心四方结构，如图所示，处于顶角位置原子的原子核外电子有 种空间运动状态。已知晶胞底边边长为，高为，设和原子半径分别为和(单位均为)，则金属原子空间占有率为 (列出计算表达式)。 4．（江苏省盐城市2023-2024学年高三上学期11月期中联考化学试题）铬和钒具有广泛用途。从含高价钒(Ⅴ)、铬(Ⅵ)废水中提取铬和钒的一种流程如下图所示： (1)沉钒。先用NaOH调节溶液pH=4，钒(Ⅴ)主要以存在，再用溶液沉钒得到钒铁共沉淀物。 ①如果用调节溶液pH，调节pH时就开始发生“沉钒”的原因是 。 ②下图表示pH=4时不同铁钒摩尔比条件下对钒去除率的影响。当铁钒摩尔比大于2时，钒去除率会再次增大、但增加幅度趋缓，其原因是 。 ③回收的钒可制备，可作为二氧化硫被氧气氧化的催化剂。反应机理如下： 第一步：； 第二步： (写化学方程式)。 (2)还原。用调节溶液pH=2~3，以存在，再加入溶液还原。 ①写出还原的离子方程式 。 ②若用过氧化氢还原，过程中还会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，Cr为+6价)。分子中存在过氧键，其结构式可表示为 。 (3)的存在形态的物质的量分数随溶液pH的分布如图所示。请补充完整由溶液制得的实验方案：取分离、提纯得到的溶液， ，低温烘干，得到高纯晶体。 实验中须使用的试剂：蒸馏水、2NaOH溶液、1.0HCl溶液、1.0溶液 5．（山东省青岛市第一中学2024-2025学年高二上学期第一次月考化学试卷）工业废弃物铬钒渣中含有价格相对较高且稀缺的钒()、铬()元素，铬钒渣中铬、钒均以低价含氧酸盐(不溶于水，也不溶于碱性溶液)形式存在，杂质的主要成分为、、以及磷的化合物。一种从铬钒渣中分离提取铬和钒的流程如图所示： 已知：最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，碱性介质中以形式存在。 (1)钒()元素在周期表中的位置为 ，其基态原子的价电子排布式为 。 (2)“煅烧”时，若铬钒渣中的铬元素被氧化为最高价含氧酸盐，则“煅烧”过程中与发生反应的化学方程式为 。若在实验室中煅烧铬钒渣，能否用陶瓷坩埚： (填“能”或“不能”)，理由是 。 (3)水浸渣的主要成分是 (填化学式)。 (4)“分离钒”步骤中，将溶液调到左右得到沉淀，在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明具有 (填标号)。 a．氧化性    b．还原性    c．两性 (5)“还原”时，反应中 。 6．（湖南省衡阳市2023-2024学年高二下学期期末考试化学试题）工业废弃物铬钒渣中含有价格相对较高且稀缺的钒(V)、铬(Cr)元素，铬钒渣中铬、钒均以低价含氧酸盐(不溶于水，也不溶于碱性溶液)形式存在，杂质的主要成分为、、以及磷的化合物。一种从铬钒渣中分离提取铬和钒的流程如图所示： 已知：最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，在碱性介质中以形式存在。 (1)钒(V)元素在周期表中的位置为 。 (2)“煅烧”时，若铬钒渣中的铬元素被氧化为最高价含氧酸盐，则“煅烧”过程中与NaOH发生反应的化学方程式为 。若在实验室中煅烧铬钒渣，能否用陶瓷坩埚： (填“能”或“不能”)，理由是 。 (3)水浸渣的主要成分是 (填化学式)。 (4)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到沉淀，在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明具有 (填标号)。 A．氧化性    B．还原性    C．两性 (5)“还原”时，反应中 。 (6)三价铬的物质的量分数随溶液pH的分布如图所示。25℃时，通过调节pH使废水中的转化为，溶液中剩余的浓度小于，则调节pH的范围为 (已知：25℃时，)。 7．（2024届新高考教学教研联盟高三下学期第一次联考化学试卷）铬是最坚硬的金属，金刚石是自然界中最硬的物质。一种由铬铁矿（含、MgO、，等）为原料制备铬单质的流程如图所示。 已知：①烧渣含，等。 ②  。 ③  。 回答以下问题： (1)焙烧时将矿料和NaOH进行研磨，目的是 。 (2)焙烧时生成的化学方程式是 。 (3)已知0.1 mol/L 溶液中，铝形态的浓度（以或计）的对数（）随溶液pH变化的关系如图。 则调pH的范围是 。（已知：恰好在a~b的pH范围内完全沉淀） (4)工业上冶炼Cr的方法是 。基态Cr原子的价层电子排布图为 。从原子结构及性质的角度分析金属Cr硬度很大的原因： 。 (5)晶体硅具有与金刚石相似的晶体结构（如图），已知Si原子半径为r pm，阿伏加德罗常数的值为，则晶体硅的密度为 g/cm（列出计算表达式）。 (6)硅酸盐是地壳岩石的主要成分，硅酸盐的阴离子结构丰富多样。某种硅酸盐阴离子的硅氧四面体双链结构如下图所示，则该阴离子的结构通式可表示为 。 8．（山东省青岛市即墨区第一中学2023-2024学年高二下学期6月月考化学试题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学式)。 (2)水浸渣中主要有SiO2和 ，若将该水浸渣溶于NaOH溶液，发生的离子反应方程式为 。 (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要发生的离子反应方程式 。 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。 (5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+，在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有 (填标号)。 A．酸性 B．碱性 C．两性 (6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 。 9．（黑龙江省哈尔滨师范大学青冈实验中学校2024-2025学年高三上学期10月月考化学试题）铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857℃。 (1)工业上以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬的流程如图所示： ①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为 价，Cr原子的价层电子排布式 。 ②高温氧化时反应的化学方程式为 。 ③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是 、铝热反应。 (2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式 、 。 (3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含CrO的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分Fe2＋)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。 ①写出CrO在酸性条件下被Fe2＋还原为Cr3＋的离子方程式： 。 ②若处理含1 mol CrO(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10 mol FeSO4，则当铁铬氧体中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)=3∶2时，铁铬氧体的化学式为 。 10．（广东省广州市天河区2023-2024学年高二下学期期末考试化学试题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的氧化物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在；最高价钒酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。回答下列问题： (1)铬的基态价电子轨道表示式为 。 (2)“煅烧”步骤钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其化学式分别为 、 。 (3)水浸渣中主要成分为 ，“沉淀”步骤调pH到弱碱性，所得滤渣Ⅰ为 。 (4)“除硅磷”步骤所得滤渣Ⅱ成份为MgSiO3、MgNH4PO4，该步骤需控制溶液pH≈9以达到最好的除杂效果，原因是 。 (5)“分离钒”步骤调pH 到弱酸性，若酸性太强，V2O5可溶于稀硫酸，反应的化学方程式为 。 (6)“还原”步骤中加入 Na2S2O5溶液还原，反应的离子方程式为 。已知 25℃时，Cr(OH)3的，为了使 Cr3+沉淀完全，溶液的 pH 应调至 。 11．（山东省大联考2023-2024学年高二下学期3月月考化学试题）铬和钒具有广泛用途，铬钒中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为氧化铁及铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示： 已知：①最高价铬在酸性介质中以形式存在，在碱性介质中以形式存在。 ②氧化性：。 请回答下列问题： (1)基态原子的价层电子排布式为 ，基态V原子的未成对电子数为 。 (2)“煅烧”后，若铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，则元素以化合物 （填化学式，下同）的形式存在；水浸渣的主要成分为和 ，中含有的键数目为 。 (3)“沉淀”步骤得到的滤渣为，X可选择______（填标号）。 A．溶液 B．氨水 C．硫酸溶液 D．盐酸 (4)“还原”步骤中加入溶液，发生反应的离子方程式为 。 12．（湖南省长沙市长沙县第一中学2023-2024学年高一下学期开学化学试题）铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857℃。 (1)工业上以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬的流程如图所示： 已知：Cr(OH)3是一种难溶于水的沉淀。 ①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为 价。 ②高温氧化时生成产物除 Na2CrO4外还产生一种红棕色物质与一种无色无味的气体，则该反应的化学方程式为 。 ③操作a分两步反应进行，第一步为Cr(OH)3加热分解：第二步将铝加入第一步产物中，高温下生成新的氧化物和金属单质。写出第二步反应的化学方程式： 。 (2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与 NaOH、稀硫酸反应的离子方程式： 、 。 (3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分Fe2+)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。 ①写出在酸性条件下被Fe2+还原为Cr3+的离子方程式： 。 ②若处理含1mol(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗 10mol FeSO4，则当铁铬氧体中n(Fe2+)： n(Fe3+)=3：2时，铁铬氧体的化学式为 。 13．（江苏省泰州中学、宿迁中学、宜兴中学2023-2024学年高三上学期12月调研测试化学试卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 。(填化学式)。 (2)水浸渣中主要有和 。 (3)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以和的形式沉淀，该步需要控制溶液的以达到最好的除杂效果，其原因是 。 (4)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠()溶液。 ①写出还原的离子方程式： 。 ②若用过氧化氢还原过程中还会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，为+6价)。分子中存在过氧键，其结构式可表示为 。 (5)为研究净水剂聚合硫酸铁组成，某化学兴趣小组取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，所得溶液平均分为两份。一份溶液中加入足量的溶液，得到白色沉淀。另一份溶液，先将还原为，再用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。求值 。(写出计算过程)(已知：。) 14．（云南师范大学附属中学2023-2024学年高一上学期1月教学测评期末化学试题）铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857℃。工业上以铬铁矿[主要成分是]为原料冶炼铬的流程如图所示： 已知：是一种难溶于水的沉淀。 (1)①中各元素化合价均为整数，则铬为 价。 ②高温氧化时反应的化学方程式为 。 ③上述流程中的作用是 。 ④操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是 、铝与铬的氧化物反应。 (2)和都是两性氢氧化物，请写出与反应的离子方程式： 。 (3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体()：先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。 ①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式： 。 ②若处理含(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗，则当铁铬氧体中时，铁铬氧体的化学式为 。 15．（江西省赣州中学（中学生标准学术能力诊断性测试）2023-2024学年高三上学期11月测试化学试题）二苯铬［(C6H6)2Cr］可用作聚合反应的催化剂。某研究小组按如下流程制备二苯铬： 已知：为橙红色晶体，难溶于水。 回答下列问题： (1)有关物质的溶解度()如图所示。通过 、 、过滤、洗涤、干燥等一系列操作得到橙红色晶体。 (2)“加热”反应的化学方程式为 。待冷却后，需用蒸馏水洗涤，洗涤的操作方法是 。 (3)已知沸点为76.8℃，为了能够向“转化”中提供稳定的气流，适宜的加热方法是 ，“转化”中氮气并未参与化学反应，反应还生成一种含有碳、氧、氯的有毒气体，且碳、氧、氯三种元素的质量比为12∶16∶71，则该气体的化学式为 。 (4)“合成”中得到中间产物[(C6H6)2Cr][AlCl4]，然后再用连二亚硫酸钠()在碱性条件下还原[(C6H6)2Cr]+得到三明治结构的二苯铬[(C6H6)2Cr]，其中连二亚硫酸钠被氧化为亚硫酸钠，则“还原”反应的离子方程式为 ；若要得到1[(C6H6)2Cr]，则至少需要铝 (结果保留三位有效数字)。 16．（福建省福州第三中学2021-2022学年高三上学期第六次质量检测化学试题）铬合金具有高硬度、耐腐蚀特性，广泛应用于精密仪器制造，由高碳铬铁合金废料制取铬的简单流程如下： 已知：Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑ 请回答下列问题： (1)稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有 (写一条即可) (2)用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，则可能导致的后果是 ，副产物中两种主要物质的化学式为 。 (3)加入草酸发生反应的离子方程式为 ； (4)向滤液中通入空气，加入氨水后发生反应的化学方程式为 (5)已知高碳铬铁度料中铁铬元素质量比为14：13，上述流程中铁元素转化草酸亚铁的利用率为80%。废料中提取金属铬的总转化率为95%，如果得到草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)质量为18.00吨，则可以冶炼铬的质量为 吨(结果保留 1位小数)。 17．（河南省新未来名校联盟2023届高三下学期5月联考理科综合化学试题）世界上铬单质及其化合物的生产呈现高速增长，故铬贫矿的利用至关重要。某铬贫矿的主要成分为Fe(CrO2)2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3，采用次氯酸钠法处理矿石并制备CrO3的工艺流程如下：    回答下列问题： (1)已知经“氧化浸出”后，铁元素以Fe2O3形式存在，该过程中Fe(CrO2)2参与反应的化学方程式为 。 (2)“滤渣”可能含有的物质有   (填化学式)。 (3)已知常温下Al(OH)3(s)+H₂O( l) [Al(OH)4]-(aq)+H+(aq) K=1×10-13.37；Al(OH)3( s) Al3+(aq)+3OH-( aq) Ksp[Al(OH)3]=1×10-33。 经“沉铝”后所得溶液中[Al(OH)4]-的浓度为1×10-5.5mol·L-1此时溶液中的c(H+)= mol·L-1， c(Al3+) = mol·L-1。 (4)实验室将浓硫酸和Na2CrO7溶液“混合”时的具体实验操作为 。 (5)以1.4kg铬贫矿为原料，按照此流程最终得到0.2kgCrO3，原料的利用率为80%，则该铬贫矿中Fe(CrO2)2的百分含量为 。 (6)以节能环保为原则，以化合物M为原料，设计在此工艺流程中的循环利用方案： (结合化学方程式用文字说明)。 18．（云南省玉溪第一中学2022-2023学年高二下学期第一次月考化学试题）电镀行业中废水处理后产生的含重金属污泥废弃物称为电镀污泥，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。工业上可利用某电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等重金属，其利用回收流程如下： 已知①部分物质沉淀的pH如下： Fe3+ Cu2+ Cr3+ 开始沉淀的pH 2.1 4.7 4.3 恰好完全沉淀的pH 3.2 6.7 a ②CaSO4的溶解度：20℃：0.260g   80℃：0.228g (1)①基态铬的价层电子排布式 。 ②已知高温时，Cu2O比CuO稳定，原因是 。 (2)除铁等相关操作： ①加入石灰乳调节pH应满足要求是 。 ②将浊液加热到80℃，趁热过滤。滤渣Ⅱ的主要成分是 (填化学式)。 (3)还原步骤中生成Cu2O固体的离子反应方程式 。 (4)当离子浓度≤1×10−5 mol∙L−1时认为沉淀完全，则表格中a的值是 。(已知：T=25℃，Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10−31，，lg2=0.3) (5)将铬块加入到稀盐酸或稀硫酸中，可观察到铬逐渐溶解，同时放出氢气。但若将铬块加稀硝酸中，却看不到明显现象。由此推测，出现该现象的可能原因是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1)元素的富集 (2)铝热法(或热还原法) (3)可能是碳酸钠过量，碱性较强，钙、镁离子均被沉淀 (4)胶体粒子(或胶粒) (5)“沉铝”时，若过小(加酸过多)，后续沉淀铬离子时，要先中和掉多余的酸 (6) (7) 【分析】铬铁矿加入白云石和纯碱，经过元素富集操作除去杂质后，在空气中进行焙烧，碳酸盐受热分解生成二氧化碳和对应金属氧化物，进行水浸，过滤除去不溶于水的氧化铁，由于此前加入白云石和纯碱，在受热分解后生成的氧化物都是碱性氧化物，加水溶解后，溶液呈碱性，加入硫酸可以使偏铝酸根转化成氢氧化铝沉淀，过滤除去，向滤液中再加入硫化钠将铬铁矿中的铬转化为Cr3+，再加入氢氧化钠调节pH使铬离子沉淀，取氢氧化铬沉淀进行灼烧生成氧化铬，再用铝热法还原氧化铬，提炼铬单质； 【详解】（1）含铬8%左右的铬铁矿通过“摇床粗选、中矿再选”两段选别的操作，得到含铬34%左右的精矿，对原料进行这样的操作，在化学上叫做元素的富集； （2）工业上，高温下用将中的铬还原为金属的方法被称为铝热法（或热还原法）； （3）水浸后的浸取液几乎不存在钙、镁元素，其原因可能是碳酸钠过量，碱性较强，钙、镁离子均被沉淀； （4）滤液中出现一条明亮的光带，说明该滤液中存在胶体粒子（或胶粒）； （5）“沉铝”时，若过小（加酸过多），后续沉淀铬离子时，要先中和掉多余的酸； （6）“沉铝”后的滤液在酸性环境下用还原为的离子方程式如下：； （7）用将转化为，若处理含的电镀液，处理过程中转移的电子数为。 2．(1) +3 3d54s1 (2)灼烧使分解 (3)或 (4) Cr2Fe20O27 【分析】铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温条件下将氧化得到氧化铁、Na2CrO4，同时生成二氧化碳，将得到的固体溶于水得到Na2CrO4溶液，加入硫化钠发生氧化还原反应，Cr元素被还原生成Cr(OH)3，过滤后灼烧Cr(OH)3，得到Cr2O3，利用铝热反应制备金属Cr。 【详解】（1）中各元素化合价均为整数，即Fe为+2价、O为-2价，则铬的化合价为+3价，Cr的原子序数为24，基态铬原子的外围电子排布式3d54s1； （2）操作a由两步反应构成，其分别是①灼烧使分解、②与铝粉混合高温下发生铝热反应； （3）是两性氢氧化物，其与NaOH反应的离子方程式为或； （4）①在酸性条件下被还原为，其离子方程式为； ②若处理含1mol(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10mol，则当铁铬氧体中时，铁铬氧体中n(Fe2+)=6mol，n(Fe3+)=4mol，在铁铬氧体中各元素的化合价代数和为0，即1mol×3+6mol×2+4mol×3=n(O)×2，解得n(O)=13.5mol，所以铁铬氧体的化学式为Cr2Fe20O27。 3．(1)、 (2) (3) 8 或 (4) 可以加快过滤的速度，能得到较干燥的沉淀 先打开活塞，再关闭抽气泵 (5)1.5 (6) 7 【分析】不锈钢酸洗污泥中含有NiO、Cr2O3、Fe2O3、CaO、SiO2，根据流程图可知，NiO、、Cr2O3、Fe2O3在“酸浸”步骤中转化成相应的金属阳离子，SiO2为难溶于水的酸性氧化物，CaO与硫酸反应生成硫酸钙沉淀；“除重金属”步骤中发生2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+、Ni2++H2S=NiS↓+2H+；“沉铁”步骤中发生Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2H+；“沉铬”步骤中加入NaOH发生Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓。 【详解】（1）根据上述分析，滤渣①的主要成分是SiO2、CaSO4；故答案为SiO2、CaSO4； （2）根据流程图可知，“沉铁”步骤中得到FeC2O4·2H2O沉淀，其离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2H+；故答案为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2H+； （3）根据(b)可知，当pH=8时，铬沉淀率达到最大；Cr(OH)3性质和Al(OH)3类似，均为两性氢氧化物，当碱性过强，Cr(OH)3与OH-反应生成[Cr(OH)4]-或CrO，即离子方程式为Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-或Cr(OH)3+OH-=CrO+2H2O；故答案为8；Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-或Cr(OH)3+OH-=CrO+2H2O； （4）①减压蒸馏的优点是可以加快过滤的速度，能得到较干燥的沉淀；故答案为可以加快过滤的速度，能得到较干燥的沉淀； ②减压蒸馏结束后，先打开活塞，再关闭抽气泵，防止损坏抽气泵；故答案为先打开活塞，再关闭抽气泵； （5）依据NiS的溶度积，计算出溶液中c(S2-)==1.0×10-19mol/L，H2S为二元弱酸，存在H2SH++HS-，HS-H++S2-，可得出Ka1·Ka2==，解得c(H+)=10-1.5mol/L，即pH=1.5；故答案为1.5； （6）黑球位于顶点和体心，个数为8×+1=2，白球位于棱上和内部，个数为8×+2=4，根据合金化学式，黑球为Al，白球为Cr，基态Cr原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，因此核外电子有7种空间运动状态；金属原子空间占有率为=；故答案为。 4．(1) 和发生反应结合成沉淀 铁钒摩尔比为2时，和恰好形成沉淀，但存在沉淀溶解平衡：，所以去除率不能达到100％；当铁钒摩尔比大于2时，沉淀溶解平衡逆向移动，去除率再次增大，但增加幅度趋缓 (2) (3)边搅拌边加入2NaOH溶液，调节溶液pH在6-12范围内，静置、过滤，用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入1.0HCl溶液，再加入1.0溶液，无沉淀产生 【详解】（1）①如果用调节溶液pH，调节pH时就开始发生“沉钒”的原因：和发生反应结合成沉淀； ②铁钒摩尔比为2时，和恰好形成沉淀，但存在沉淀溶解平衡：，所以去除率不能达到100％；当铁钒摩尔比大于2时，沉淀溶解平衡逆向移动，去除率再次增大，但增加幅度趋缓； ③可作为二氧化硫被氧气氧化的催化剂。反应机理如下： 第一步：；总反应：，则第二步应为与氧气反应生成，化学方程式：； （2）①调节溶液pH=2~3，以存在，再加入溶液还原，被还原生成，被氧化生成，离子方程式：； ②过氧化氢还原，过程中会生成较稳定的蓝色的过氧化铬(，Cr为+6价)，分子中存在过氧键，其结构式：； （3）由溶液制得的实验方案：取分离、提纯得到的溶液，边搅拌边加入2NaOH溶液，调节溶液pH在6-12范围内，静置、过滤，用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入1.0HCl溶液，再加入1.0溶液，无沉淀产生，低温烘干，得到高纯晶体。 5．(1) 第四周期第VB族 3d34s2 (2) 4+3O2+4NaOH4Na2CrO4+2H2O 不能 陶瓷坩埚中的SiO2与Na2CO3、NaOH在煅烧时可发生反应 (3)Fe2O3 (4)c (5)2:3 【分析】铬钒渣中铬、钒均以低价含氧酸盐(不溶于水，也不溶于碱性溶液)形式存在，杂质的主要成分为、、以及磷的化合物。由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠、碳酸钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素还原为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）钒()是23号元素，在周期表中的位置为第四周期第VB族，其基态原子的价电子排布式为3d34s2。 （2）“煅烧”时，铬钒渣中的铬元素被氧气氧化为最高价含氧酸盐，Cr的最高价为+6，产物为Na2CrO4，则“煅烧”过程中与发生反应的化学方程式为4+3O2+4NaOH4Na2CrO4+2H2O。若在实验室中煅烧铬钒渣，不能用陶瓷坩埚：理由是陶瓷坩埚中的SiO2与Na2CO3、NaOH在煅烧时可发生反应。 （3）由分析可知，用水“浸取”过程中要过滤除去Fe2O3，水浸渣的主要成分是Fe2O3。 （4）在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明既能与酸反应又能与碱反应，具有两性，故选c。 （5）“还原”时，最高价含铬酸根在酸性介质中以形式存在，可知此时Cr元素以Na2Cr2O7形式存在，Na2Cr2O7与Na2S2O3反应生成硫酸钠和Cr3+，Na2CrO4中Cr元素化合价由+6降低为+3、Na2S2O5中S元素化合价由+4升高为+6，Na2Cr2O7是氧化剂、Na2S2O5是还原剂，根据得失电子守恒，反应中2:3。 6．(1)第四周期第VB族 (2) 不能 陶瓷坩埚中的与、NaOH在煅烧时可发生反应 (3) (4)C (5) (6)6~12 【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠、碳酸钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1）钒(V)元素是23号元素，在周期表中的位置为第四周期第VB族。故答案为：第四周期第VB族； （2）“煅烧”时，若铬钒渣中的铬元素被氧化为最高价含氧酸盐，铬元素转化为铬酸钠Na2CrO4，Cr的化合价为+6价，则“煅烧”过程中与NaOH发生反应的化学方程式为。若在实验室中煅烧铬钒渣，不能用陶瓷坩埚：理由是陶瓷坩埚中的与、NaOH在煅烧时可发生反应。故答案为：；不能；陶瓷坩埚中的与、NaOH在煅烧时可发生反应； （3）由分析可知，用水“浸取”过程中要过滤除去Fe2O3，将“浸取”步骤与“沉淀”步骤合并，Fe2O3会溶于稀硫酸引入Fe3+杂质，水浸渣的主要成分是。故答案为：； （4）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到沉淀，在时，溶解为或；在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明具有具有两性，溶解在NaOH溶液中得到或，溶解于酸中得到或。故答案为：C； （5）最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应中铬化合价由+6变为+3，硫元素化合价由+4变为+6，结合电子守恒可知，反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O ，则反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:3。即“还原”时，反应中。故答案为：； （6）25℃时，通过调节pH使废水中的转化为，溶液中剩余的浓度小于，=c(Cr3+)c3(OH-)=c3(OH-)，c(OH-)=10-8mol·L－1，pH=6，由图pH>12时开始溶解，则调节pH的范围为6~12。故答案为：6~12。 7．(1)增大固体接触面积，加快反应速率，使反应更加充分 (2) (3)4.7~7.8 (4) 热还原法 铬原子（或离子）半径小，价电子数多（金属阳离子的电荷数多），金属键强，硬度很大 (5) (6)或或或 【分析】铬铁矿含、MgO、、等，与NaOH、混合焙烧得到的烧渣除了、还有、MgO和，水浸时滤渣1的主要成分为MgO、，滤液中含有，、和，，通入调节pH除去和，滤渣2的成分为和。 【详解】（1）焙烧时将矿料和NaOH进行研磨，目的是增大固体接触面积，加快反应速率，使反应更加充分。 （2）焙烧时生成的化学方程式：。 （3）根据信息，铝元素以的形式存在于溶液中，通入，发生反应转化为，如果pH太小又会使溶解成为，需要控制溶液的pH。结合图像，当离子浓度mol/L可认为沉淀完全，计算过程如下  mol/L， mol/L，mol/L，，， mol/L，，。故调节pH的范围：4.7~7.8。 （4） 工业上冶炼Cr的方法是热还原法（或铝热法）；Cr原子的价层电子排布图为，因Cr原子（或离子）半径小，价电子数多（金属阳离子的电荷数多），所以金属键强，硬度大。 （5）一个晶胞中含有硅原子数为，硅的相对原子质量为28，Si原子半径为r pm，阿伏加德罗常数的值为。晶胞的晶胞参数a与原子半径r的关系：体对角线，故。根据公式：。 （6） 选取最小重复结构单元如图：，该单元中共包含6个Si原子和17个O原子，根据硅为+4价，氧为-2价，可知该多硅酸根的结构通式为或或。 8．(1)Na2CrO4 (2) Fe2O3 SiO2+2OH-=+H2O (3)+H++H2O=Al(OH)3↓ (4) 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 (5)C (6)2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O 【分析】铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。铬钒渣和碳酸钠、氢氧化钠混合煅烧生成Na2CrO4、钒酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠、磷酸钠、氧化铁，加水“浸取”， SiO2和Fe2O3不溶于水，过滤，滤渣为SiO2和Fe2O3，滤液中含有Na2CrO4、钒酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠、磷酸钠，加稀硫酸调pH到弱碱性，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀除铝，滤液加硫酸镁、硫酸铵生成MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀“除硅磷”，滤液加稀硫酸调pH到1.8左右得到V2O5沉淀，过滤，滤液加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液把Cr2O还原为Cr3+。 【详解】（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，在碱性介质中以CrO存在，含铬化合物主要为Na2CrO4； （2）煅烧时铁的化合物转化为Fe2O3，Fe2O3难溶于水，水浸渣中主要有SiO2和Fe2O3，若将该水浸渣溶于NaOH溶液，SiO2和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，发生的离子反应方程式为SiO2+2OH-=+H2O； （3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，主要发生的离子反应方程式+H++H2O=Al(OH)3↓； （4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；pH>9时，会导致会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀； （5）V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，V2O5和酸碱均能反应，上述性质说明V2O5具有两性，选C； （6）最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，Cr2O被Na2S2O5还原为Cr3+，反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O。 9．(1) ＋3 3d54s1 4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2 灼烧使Cr(OH)3分解 (2) NaCrO2 Cr2(SO4)3 (3) 3Fe2＋＋CrO＋8H＋=3Fe3＋＋Cr3＋＋4H2O Cr2Fe20O27 【分析】铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将氧化得到，同时生成，将得到的固体溶于水得到溶液，加入发生氧化还原反应，硫元素全部以的形式存在，铬元素生成沉淀，过滤后灼烧得到，利用铝热反应制备金属铬，由此解答。 【详解】（1）①中为+2价、O为-2价，由化合价代数和为0可知元素的化合价为+3； Cr原子的价层电子排布式为； ②矿石的主要成分为，加入碳酸钠，高温氧化，反应物有，根据流程图可知生成，结合电子守恒和元素守恒可得反应的方程式为； ③操作a是受热分解生成，再和发生铝热反应生成氧化铝和；故答案为①+3；②；③；④灼烧使分解； （2）是两性氢氧化物性质与氢氧化铝相似，分别与NaOH、稀硫酸反应时、，生成的两种盐为，故答案为； （3）①在酸性条件下被还原为，同时被氧化为，发生反应的离子方程式为； ②处理含(不考虑其它含铬微粒) 的污水时恰好消耗，生成的为， 根据守恒，铁铬氧体中，，根据守恒，铁铬氧体中，根据电荷守恒，铁铬氧体中，铁铬氧体中，铁铬氧体的化学式为，故答案为①②。 10．(1) (2) Na2CrO4 NaVO3 (3) 二氧化硅、氧化铁 Al(OH)3 (4)若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故pH≈9以达到最好的除杂效果 (5) (6) 5 【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。 【详解】（1） Cr 是24号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，则铬的基态价电子轨道表示式为：； （2）煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠，钒元素转化为偏钒酸钠，故答案为：Na2CrO4、NaVO3； （3）由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁；沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，故答案为：Al(OH)3； （4）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故pH≈9以达到最好的除杂效果； （5）若酸性太强，五氧化二钒会与硫酸发生反应生成，故化学方程式为：； （6）由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为:；当c(Cr3+)≤ 1×10-5mol·L-1时，可认为Cr3+沉淀完全，由于c(Cr3+)·[c(OH-)]3=Ksp[Cr(OH)3]，故c(OH-)===1×10-9mol·L-1，则c(H+)===1×10-5mol·L-1，即pH=-lg c(H+)=5。 11．(1) 3d54s1 3 (2) Na2CrO4 Fe2O3 4NA (3)C (4)3S2+2Cr2+10H+═4Cr3++6+5H2O 【分析】铬钒渣(铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物)中分离提取铬和钒的流程为：铬钒渣在Na2CO3、NaOH作用下高温焙烧，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐Na2CrO4、NaVO3，铝、硅、磷等的化合物转化为NaAlO2、Na2SiO3、Na3PO4，铁的化合物转化为Fe2O3，加水浸取熔渣，过滤，水浸渣中主要有SiO2和Fe2O3，水浸液中含有NaAlO2、NaVO3、Na2CrO4、Na2SiO3、Na3PO4，加入稀酸调溶液的pH到弱碱性时NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到含有Al(OH)3的滤渣，再加入MgSO4和(NH4)2SO4除硅磷，使硅、磷分别转化为MgSiO3、MgNH4PO4沉淀，过滤除去沉淀得到含有NaVO3、Na2CrO4的滤液，加入稀硫酸将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，Cr2O具有强氧化性，与加入的Na2S2O5反应生成Cr3+，离子方程式为3S2+2Cr2+10H+═4Cr3++6+5H2O，调pH使Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀，达到分离提取铬和钒目的，据此分析解答。 【详解】（1）基态铬原子为24号元素，其价层电子排布式：3d54s1；V原子为23号元素，基态原子核外有23个电子，电子排布式为：[Ar]3d34s2，未成对电子数为3； （2）由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为Na2CrO4；水浸渣中主要有二氧化硅、Fe2O3；二氧化硅中含4条硅氧键，都是键，故1mol二氧化硅中含4NA条键； （3）由流程分析可知，水浸液中含有NaAlO2、NaVO3、Na2CrO4、Na2SiO3、Na3PO4，要使NaAlO2转化为，应该加入稀酸溶液，又根据已知氧化性：，不能加盐酸，所以选项中稀硫酸符合要求，答案为C； （4）酸性条件下Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，Cr2具有强氧化性，与Na2S2O5反应生成Cr3+，离子方程式为3S2+2Cr2+10H+═4Cr3++6+5H2O。 12．(1) +3 4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr (2) Cr(OH)3+OH-= Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O (3) 3Fe2+++8H+=3Fe3++Cr3++4H2O Cr2Fe20O27 【分析】铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将Fe(CrO2)2氧化得到Fe2O3、Na2CrO4，同时生成CO2，将得到的固体溶于水得到Na2CrO4溶液，加入Na2S发生氧化还原反应，铬元素被还原生成Cr(OH)3沉淀，过滤后灼烧Cr(OH)3得到Cr2O3，利用铝热反应制备金属铬，据此解答。 【详解】（1）①Fe(CrO2)2中Fe为+2价、O为-2价，由化合价代数和为0可知Cr元素的化合价为+3， 故答案为：+3； ②加入碳酸钠，高温氧化，可生成Fe2O3、Na2CrO4、CO2，反应的方程式为4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2，故答案为：4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2； ③操作a分两步反应进行，第一步为Cr(OH)3加热分解生成Cr2O3，方程式为：2Cr(OH)3Cr2O3+3H2O，第二步将铝加入第一步产物中，高温下生成新的氧化物和金属单质，即Cr2O3和Al发生铝热反应生成氧化铝和Cr，第二步反应的化学方程式为：2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr，答案为：2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr； （2）Cr(OH)3是两性氢氧化物，性质与氢氧化铝相似，分别与NaOH、稀硫酸反应时生成两种盐，方程式为Cr(OH)3+OH-=、Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O，故答案为：Cr(OH)3+OH-=；Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O； （3）①在酸性条件下被Fe2+还原为Cr3+，同时Fe2+被氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为3Fe2+++8H+=3Fe3++Cr3++4H2O，故答案为：3Fe2+++8H+=3Fe3++Cr3++4H2O； ②结合铁铬氧体中n(Fe2+)：n(Fe3+)═3：2，确定铁铬氧体中n(Fe2+)═6mol和n(Fe3+)═4mol，在铬铁氧体中各元素的化合价代数和为0，设O2-的物质的量n(O)，则1mol×3+6mol×2+4mol×3═n(O)×2，解得：n(O)═13.5mol，则x：y：z═1：(6+4)：13.5═2：10：27，所得铁铬氧体的化学式为Cr2Fe20O27，故答案为：Cr2Fe20O27。 13．(1) (2) (3)若时，磷酸根浓度降低，会导致无法完全沉淀；同时可能产生硅酸胶体不宜处理，时，会导致生成，镁离子浓度不能形成沉淀导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根子离子浓度降低导致无法完全沉淀 (4) (5)4:2:5 【分析】铬钒渣在、NaOH作用下通入空气高温焙烧，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐、，铝、硅、磷等的化合物转化为、、，铁的化合物转化为，加水浸取熔渣，过滤，水浸渣中主要有和，水浸液中含有、、、、，加入稀硫酸调溶液的pH到弱碱性时转化为沉淀，过滤得到含有的滤渣，再加入和除硅和磷，使硅、磷分别转化为、沉淀，过滤除去沉淀得到含有、的滤液，加入稀硫酸将溶液pH调到1.8左右得到沉淀，转化为，其具有强氧化性，与加入的反应生成，调pH使转化为沉淀，达到分离提取铬和钒目的，据此分析解答。 【详解】（1）题目给出已知：最高价铬酸根在酸性介质中以存在，在碱性介质中以存在；所以煅烧过程中，铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐主要为。 （2）由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁。 （3）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为和沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与反应使其浓度降低导致无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致无法完全沉淀。 （4）①由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为：； ②分子中存在过氧键，由于Cr为+6价，则其中与Cr相连的氧原子的化合价为1个-2价，4个-1价，其结构式可表示为：。 （5）一份溶液中加入足量的溶液，得到白色沉淀1.7475g，该白色沉淀为硫酸钡，所以；另一份溶液，先将还原为，再用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液50.00ml，由反应方程式可得关系：；由电荷守恒可得：，所以；所以。 14．(1) +3 作还原剂，将Cr从+6价还原为+3价 受热分解生成 (2) (3) 【分析】铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将氧化得到、，同时生成，将得到的固体溶于水得到溶液，加入发生氧化还原反应，铬元素被还原生成沉淀，过滤后灼烧，得到，利用铝热反应制备金属铬，据此解答。 【详解】（1）①中Fe元素为价、O元素为价，由化合价代数和为0，可知Cr元素的化合价为。 ②加入碳酸钠，高温氧化，可生成、、，根据氧化还原规律配平可得反应的方程式为：。 ③的作用是作还原剂，将Cr从价还原为价。 ④操作a是受热分解生成，再和Al发生铝热反应生成氧化铝和Cr。 （2）和是两性氢氧化物，性质与氢氧化铝相似，与反应时生成钠盐，方程式为：。 （3）①在酸性条件下被还原为，同时被氧化为，根据氧化还原规律配平可得反应的离子方程式为：。 ②结合铁铬氧体中，确定铁铬氧体中和，在铬铁氧体中各元素的化合价代数和为0，设的物质的量，则，解得：，则，所得铁铬氧体的化学式为。 15．(1) 蒸发浓缩 冷却结晶 (2) (NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑+4H2O 将冷却后的固体转移到过滤装置的漏斗中，向漏斗中加入蒸馏水至浸没固体，待水自然流出后，重复2～3次 (3) 水浴加热 (4) 2[(C6H6)2Cr]+++4OH−=2(C6H6)2Cr+2+2H2O 0.667 【分析】Na2Cr2O7与NH4Cl发生反应生成(NH4)2Cr2O7和NaCl，再加热(NH4)2Cr2O7，分解可得到Cr2O3、N2和水，将生成的Cr2O3固体与CCl4发生反应，即可得到三氯化铬和COCl2，然后将无水三氯化铬与铝、氯化铝和苯进行合成，最后在碱性条件下，被还原，即可制备得到(C6H6)2Cr，据此分析解题。 【详解】（1）橙红色晶体为(NH4)2Cr2O7，根据溶解度曲线图信息可知，(NH4)2Cr2O7的溶解度虽温度的升高而增大，且变化幅度明显，低温时溶解度较小，而氯化钠的溶解度随温度的增大变化并不显著，所以想要得到橙红色晶体(NH4)2Cr2O7，可进行蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥的操作，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶； （2）加热(NH4)2Cr2O7，分解可得到Cr2O3、N2和水，根据氧化还原反应的配平原则可知，该反应的化学方程式为：(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑+4H2O，待Cr2O3冷却后，需用蒸馏水洗涤，洗涤的操作方法是将冷却后的固体转移到过滤装置的漏斗中，向漏斗中加入蒸馏水至浸没固体，待水自然流出后，重复2～3次，故答案为：(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑+4H2O；将冷却后的固体转移到过滤装置的漏斗中，向漏斗中加入蒸馏水至浸没固体，待水自然流出后，重复2～3次； （3）CCl4沸点为76.8°C，温度较低，为保证提供稳定的CCl4气流，可通过水浴加热来控制温度和气流量，并采用温度计指示温度；“转化”中氮气并未参与化学反应，则根据题干信息可知，反应的化学方程式为：Cr2O3+3CCl4=2CrCl3+3COCl2，所以生成的含有碳、氧、氮的有毒气体为COCl2，且满足碳、氧、氧三种元素的质量比为12∶16∶71，故答案为：水浴加热；COCl2； （4）根据给定信息可知，“合成”过程中，Cr元素化合价从+3价降低到+1价，被还原，Al元素化合价从0价升高到+3价，被氧化，“还原”反应中，作还原剂，将[(C6H6)2Cr]+还原为(C6H6)2Cr，自身被氧化为，碱性条件下发生该反应，根据氧化还原反应的规律可知，其离子方程式为：2[(C6H6)2Cr]+++4OH−=2(C6H6)2Cr+2+2H2O，反应中每生成1mol(C6H6)2Cr转移2mol电子，根据电子守恒可知，若要得到1mol(C6H6)2Cr，则至少需要铝=0.667mol，故答案为：2[(C6H6)2Cr]+++4OH−=2(C6H6)2Cr+2+2H2O ；0.667。 16．(1)加热(搅拌、适当提高稀硫酸的浓度，延长酸浸时间等) (2) 促进Cr2+、Fe2+的水解，从而得到两种金属的氢氧化物沉淀 Na2SO4、(NH4)2SO4 (3)Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4∙2H2O↓+2H+ (4)4CrSO4+O2+8NH3∙H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4 (5)6.2 【分析】高碳铬铁合金粉末溶于稀硫酸，发生的反应有Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，过滤后滤出杂质，滤液中含有CrSO4、FeSO4、H2SO4，向滤液中加入纯碱，调节溶液的pH，降低溶液的酸性，然后向溶液中加入草酸，将亚铁离子转化为草酸亚铁沉淀，离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4∙2H2O↓+2H+，过滤除去草酸亚铁沉淀，向滤液中通入空气、加入氨水，发生的反应为4CrSO4+O2+8NH3∙H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4，将Cr(OH)3加热分解生成Cr2O3，然后利用热还原法冶炼得到Cr； 【详解】（1）加快化学反应速率的方法有增大反应物浓度，升高反应温度，增大反应物之间的接触面积等；稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有加热、搅拌、适当提高稀硫酸的浓度，延长酸浸时间等； （2）用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，铬离子、亚铁离子水解导致溶液呈酸性，纯碱水解导致溶液呈碱性，则加入纯碱过量会促进Cr2+、Fe2+的水解，从而得到两种金属的氢氧化物沉淀； 滤液通入空气、加入氨水，反应生成Cr(OH)3沉淀，溶液钠离子、铵根离子、硫酸根离子在分离Cr(OH)3沉淀后的溶液中得到副产物，副产物中两种主要物质的化学式为Na2SO4、(NH4)2SO4； （3）加入草酸，草酸和亚铁离子反应生成FeC2O4∙2H2O沉淀，根据电荷守恒可知生成物中还有H+，离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4∙2H2O↓+2H+； （4）向滤液中通入空气，加入氨水后，一水合氨、氧气、硫酸铬发生氧化还原反应生成氢氧化铬沉淀和硫酸铵，反应的化学方程式为4CrSO4+O2+8NH3∙H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4； （5）废料中的Fe元素质量=，高碳铬铁度料中铁铬元素质量比为14∶13，则Cr元素质量=×13=6.5吨，废料中提取金属铬的总转化率为95%，则提取的Cr质量=6.5吨×95%=6.2t。 17．(1)2Fe(CrO2)2+7NaClO+8NaOH═4Na2CrO4+Fe2O3+7NaCl+4H2O (2)Fe2O3、MgO (3) 1×10-7.87(或10-7.87) 1×10-14.61(或 10-14.61) (4)向Na2Cr2O7溶液中边搅拌边缓慢加入浓硫酸 (5)20% (6)化合物M为NaHCO3固体，可受热分解生成CO2： 2NaHCO3Na2CO3+ H2O+ CO2↑，制得的CO2用于“沉铝”中 【分析】“氧化浸出”中反应的化学方程式为和；“隔膜电解”过程为电解氯化钠溶液，化合物①为；“沉铝”中涉及两个反应：和。 【详解】（1）“氧化浸出”时，参与反应的化学方程式为。 （2）结合上述分析可知，经“氧化浸出”后铝元素以 形式存在，滤渣中含有Fe2O3、MgO 。 （3）由可知，，得；结合，，又因为，所以。 （4）将浓硫酸和溶液“混合”时的具体实验操作为向溶液中边搅拌边缓慢加入浓硫酸(并时刻关注温度上升速度，防止液体飞溅)。 （5）设该铬贫矿中铬的百分含量[以计]为，根据铬守恒列关系式：，得到，解得。 （6）化合物②为，可受热分解：，制得的可用于“沉铝”中。 18．(1) 3d54s1 Cu2O中Cu+价层电子排布为3d10，全充满，能量低，更稳定 (2) 3.2≤pH＜4.3 Fe(OH)3、CaSO4 (3)HSO+2Cu2+＋2H2O=Cu2O↓＋SO＋5H+ (4)5.6 (5)金属铬在稀硝酸中发生钝化 【分析】电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)加入稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铜和硫酸铬，过滤，向滤液中加入氢氧化钙沉淀铁离子，过滤，向滤液中加入亚硫酸氢钠溶液得到氧化亚铜沉淀和硫酸盐，过滤，将滤液调节pH值沉淀铬离子，过滤，经过一系列转化最终得到铬。 【详解】（1）①铬元素是24号元素，则基态铬电子排布式为[Ar]3d54s1，则基态铬的价层电子排布式为3d54s1；故答案为：3d54s1。 ②已知高温时，Cu2O比CuO稳定，原因是Cu2O中Cu+价层电子排布为3d10，全充满，能量低，更稳定；故答案为：Cu2O中Cu+价层电子排布为3d10，全充满，能量低，更稳定。 （2）①根据图中信息加入石灰乳调节pH沉淀铁离子，不能沉淀铬离子、铜离子，根据铬离子、铜离子和铁离子开始沉淀和沉淀完全的pH值分析应满足要求是3.2≤pH＜4.3；故答案为：3.2≤pH＜4.3。 ②将浊液加热到80℃，趁热过滤，由于该步骤沉淀铁离子，因此生成氢氧化铁，还由于氢氧化钙和硫酸铁反应生成硫酸钙，CaSO4 在80℃的溶解度为0.228g，因此滤渣Ⅱ的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4；故答案为：Fe(OH)3、CaSO4。 （3）还原步骤中生成Cu2O固体是亚硫酸氢根和铜离子发生氧化还原反应生成饭硫酸根和氧化亚铜，其反应的离子反应方程式HSO+2Cu2+＋2H2O=Cu2O↓＋SO＋5H+；故答案为：HSO+2Cu2+＋2H2O=Cu2O↓＋SO＋5H+。 （4）当离子浓度≤1×10−5 mol∙L−1时认为沉淀完全，，解得，pOH=9−lg4=9−2lg2=8.4，则pH=14−8.4=5.6；故答案为：5.6。 （5）将铬块加入到稀盐酸或稀硫酸中，可观察到铬逐渐溶解，同时放出氢气，说明活泼性在氢之前，但若将铬块加稀硝酸中，却看不到明显现象，由此推测，出现该现象的可能原因是金属铬在稀硝酸中发生钝化；故答案为：金属铬在稀硝酸中发生钝化。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$