Question

鈰、鉻、鋁等金屬元素，在工業生產中有著重要的作用．
Ⅰ、（1）二氧化鈰 （CeO₂）是一種重要的稀土氧化物，在平板電視顯示屏中有著重要的應用．CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，H₂O₂在該反應中作

 

（填“氧化劑”“還原劑”“催化劑”）．
（2）自然界六價Cr能引起細胞的突變和癌變．可以用亞硫酸鈉將其還原為三價鉻，完成并配平下列離子方程式：

 

Cr₂O₇^2-+

 

SO₃^2-+

 

H⁺=

 

Cr³⁺+

 

SO₄^2-+

 

Ⅱ、工業上用粉碎的煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及鐵的氧化物）制備凈水劑BAC
[Al₂（OH）_nCl_6-n]的流程如下：

（3）粉碎煤矸石的目的是

 

．
（4）濾渣Ⅰ的主要成分是

 

（填名稱）．
（5）步驟①在煮沸的過程中，溶液逐漸由無色變為綠色，隨后溶液又變為棕黃色，請寫出溶液綠色變為棕黃色的離子反應方程式為

 

．
（6）步驟②中控制pH，要使Fe³⁺完全除去即c（Fe³⁺）降低到10^-5mol?L^-1，溶液的pH至少應升高到

 

（已知常溫下K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-36.8）．
（7）已知BAC的分散質粒子大小在1～100nm之間，由此區別濾液Ⅰ與BAC兩種液體的物理方法是

 

．
（8）若Ca（OH）₂溶液過量，則步驟③得到的BAC產率偏低，寫出該反應的離子方程式

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,氧化還原反應

專題：實驗設計題,氧化還原反應專題

分析：I、（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素的化合價由+4價降低為+3價；
（2）從質量守恒、電荷守恒和電子守恒的角度配平方程式；
II、煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物）加入硫酸和鹽酸，Si0₂不溶，Al₂0₃及鐵的氧化物溶解為離子，濾渣I為Si0₂，濾液調節PH，三價鐵離子會轉化為沉淀，則濾渣II為氫氧化鐵，濾液II再經過蒸發濃縮，過濾得到硫酸鈣和BAC溶液；
（3）根據固體的表面積對反應速率的影響分析；
（4）二氧化硅不溶于水和酸；
（5）Fe²⁺在溶液中為綠色；Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺；
（6）依據氫氧化鐵的溶度積常數和Fe³⁺沉淀完全的濃度為c（Fe³⁺）＜10^-5mol?L^-1，計算氫氧根離子濃度得到溶液最小pH；
（7）根據膠體的性質及鑒別方法分析；
（8）Al³⁺與過量的強堿反應生成偏鋁酸鹽．

解答： 解：I、（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素的化合價由+4價降低為+3價，則CeO₂在反應中作氧化劑，
故答案為：氧化劑；
（2）反應中Cr元素化合價由+6價降低到+3價，S元素化合價由+4價升高到+6價，則最小公倍數為12，由電子守恒和原子守恒、電荷守恒可知配平后的離子方程式為：
Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0，
故答案為：1；3；8；2；3；4H₂0；
II、煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物）加入硫酸和鹽酸，Si0₂不溶，Al₂0₃及鐵的氧化物溶解為離子，濾渣I為Si0₂，濾液調節PH，三價鐵離子會轉化為沉淀，則濾渣II為氫氧化鐵，濾液II再經過蒸發濃縮，過濾得到硫酸鈣和BAC溶液；
（3）有固體參加的反應，固體的表面積越大，反應速率越快，所以粉碎煤矸石能增大接觸面積，加快溶解速率；
故答案為：增大接觸面積，加快溶解速率；
（4）二氧化硅不溶于酸，所以濾渣I為Si0₂；
故答案為：Si0₂；
（5）Fe²⁺在溶液中為綠色；Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，隨后溶液又變為棕黃色，是因為Fe²⁺被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，其反應的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（6）常溫時，Fe（OH）₃的K_sp=1×10^-38，要使溶液中的Fe³⁺沉淀完全，殘留在溶液中的c（Fe³⁺）＜10^-5mol?L^-1；
Ksp=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=10^-5×c³（OH^-）=1×10^-38
c（OH^-）=10^-11mol/L，c（H⁺）=

10-14

10-11

=10^-3mol/L，
溶液PH=3；
故答案為：3；
（7）已知BAC的分散質粒子大小在1nm?100nm之間，則BAC為膠體，濾液I為溶液，用一束光照射液體，觀察是否有丁達爾效應，有丁達爾效應的是BAC；
故答案為：用一束光照射液體，觀察是否有丁達爾效應；
（8）Al³⁺與過量的強堿反應生成偏鋁酸鹽，所以若Ca（OH）₂溶液過量，則步驟③得到的BAC產率偏低，該反應的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點評：本題考查較為綜合，涉及物質性質、氧化還原反應配平和計算、鹽類的水解、物質的分離提純、沉淀溶解溶度積計算分析、膠體性質的分析判斷，側重于學生的分析能力和實驗能力、計算能力的考查，為高頻考點和常見題型，題目難度中等，注意把握基礎知識的積累．