- 生产中三废的处理
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（2015秋•大理市校级期末）MgSO4•7H2O是一种重要的化工原料．某研究性学习小组设计了利用菱镁矿石（主要成分是MgCO3，并含有MnC
O3、SiO2杂质）制取MgSO4•7H2O的实验，流程如下．
（1）第①步研磨的目的是______，所得滤液主要含______等溶质；滤渣在生产生活中有广泛应用，例如______（任写一种）
（2）第②步反应的离子方程式为______．
（3）第③步浓缩结晶后，要经过______、洗涤、干燥等步骤才可得到MgSO4•7H2O，洗涤MgSO4•7H2O晶体时用冰水洗涤，其原因是______．
（4）若制得MgSO4•7H2O质量为82.00g，测得MnO2质量为1.74g，且测得第①步滤渣质量为4.70g，忽略各物质在溶液中的溶解损失，可计算出菱镁矿石中MnCO3的质量分数为______．
正确答案
使溶解充分并加快溶解速率
MgSO4，MnSO4
光导纤维
Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+Cl-+2H+
过滤
洗减少MgSO4•7H2O的溶解，提高产率
80%
解析
解：菱镁矿石（主要成分是MgCO3，并含有MnCO3，SiO2杂质）研碎加稀硫酸，SiO2不反应，MgCO3，MnCO3反应生成二氧化碳气体，MgSO4、MnSO4溶液，向滤液中加NaClO，Mn2+被氧化为+4价，变成MnO2沉淀，溶液中含有MgSO4和少量NaCl，浓缩结晶、过滤洗涤，得MgSO4•7H2O晶体；
（1）菱镁矿石研碎的目的是使菱镁矿石变成粉状，加稀硫酸溶解时反应速率快，发生反应：MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑；MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑，SiO2杂质不和稀硫酸反应，故滤液中含有MgSO4，MnSO4；滤渣二氧化硅在生产生活中有广泛应用制玻璃和光导纤维，
故答案为：使溶解充分并加快溶解速率；MgSO4、MnSO4；光导纤维
（2）第②步反应为向含有MgSO4、MnSO4的溶液中加NaClO，Mn2+有还原性，ClO-有氧化性，Mn2+被氧化为+4价，变成MnO2沉淀，ClO-被还原成Cl-，根据氧化还原反应得失电子相等知，Mn2+和ClO-的系数之比为1：1，该溶液为酸性溶液，故反应中不出现OH-；
故答案为：Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+Cl-+2H+；
（3）从溶液中制取固体的方法是：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤；减少MgSO4•7H2O的溶解，提高产率，故答案为：过滤；减少MgSO4•7H2O的溶解，提高产率；
（4）由原子守恒知生成1molMgSO4•7H2O，消耗1molMgCO3，即n（MgCO3）=n（MgSO4•7H2O），m（MgCO3）=
同理：n（MnCO3）=n（MnO2），m（MnCO3）=
故答案为：80%．
环境中常见的重金属污染物有：汞、铅、锰、铬、镉．处理工业废水中含有的Cr2O72-和CrO42-，常用的方法为还原沉淀法，该法的工艺流程为：
CrO42-
其中第①步存在平衡：2CrO42-（黄色）+2H+Cr2O72-（橙色）+H2O．
（1）写出第①步反应的平衡常数表达式______
（2）关于第①步反应，下列说法正确的是______
A．通过测定溶液的pH可以判断反应是否已达到平衡状态
B．该反应为氧化还原反应
C．强酸性环境，溶液的颜色为橙色
（3）第②步中，还原0.2mol Cr2O72-，需要______ mol的FeSO4•7H2O．
（4）第③步除生成Cr（OH）3外，还可能生成的沉淀为______．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=10-32，当c（Cr3+）降至10-5 mol/L，认为c（Cr3+）已经完全沉淀，现将第③步溶液的pH调至4，请通过计算说明Cr3+是否沉淀完全（请写出计算过程）：
______．
正确答案
K=
AC
1.2mol
Fe（OH）3
当pH调至4时，c（OH-）=10-10mol•L-1，c（Cr3+）=
解析
解：（1）反应2CrO42-（黄色）+2H+⇌Cr2O72-（橙色）+H2O化学平衡常数K=
（2）A．溶液的pH值不变，即溶液的酸性不变，氢离子浓度不变，达到了化学平衡状态，故A正确；
B．只要反应发生就是非氧化还原反应，不能作平衡状态的标志，故B错误；
C．强酸性环境，溶液的颜色为橙色，说明Cr2O72-的浓度不变，达平衡状态，故C正确；
故选：AC；
（3）第②步中Cr2O72-与Fe2+反应生成Fe3+和Cr3+，其反应的离子方程式为：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；根据电子得失守恒可知，还原1molCr2O72-离子得到Cr3+，得电子为2×（6-3）=6mol，需要FeSO4•7H2O的物质的量为6÷（3-2）=6mol，所以还原0.2mol Cr2O72-，需要1.2mol的FeSO4•7H2O，故答案为：1.2；
（4）根据分析③当Cr2O72-→2Cr3+变化时，溶液中产生了Cr3+的同时，又发生了Fe2+→Fe3+的过程 溶液中又产生了Fe3+，因此加入OH-又有Fe（OH）3生成；根据溶度积常数的计算，结合Cr（OH）3（s）⇌Cr3+（aq）+3OH（aq），当溶液的pH值调至4时，c（OH-）=1×10-10，常温下，Cr（OH）3的溶度积K sp=10-32，Ksp（Cr（OH）3）=c3（OH）•c（Cr3+），c（Cr3+）=
故答案为：Fe（OH）3；当pH调至4时，c（OH-）=10-10 mol•L-1，c（Cr3+）=
“保护环境”是我国的基本国策．下列做法不应该提倡的是（ ）
正确答案
解析
解：A、采取低碳、节俭的生活方式，节省大量的能源，符合保护环境的措施，故A不选；
B、垃圾分类有利于环境的保护和资源的再利用，符合保护环境的措施，故B不选；
C、伸入农村和社区宣传环保知识，树立保护环境从自我做起、保护环境人人有责的意识，符合保护环境的措施，故C不选；
D、经常使用一次性筷子和纸杯，会消耗大量的木材，一次性塑料袋的大量使用会造成白色污染，故措施不合理，故D选；故选D．
聚合硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于生活用水、工业用水的净化以及工业废水、城市污水、污泥的净化处理等领域．目前采用直接氧化法和催化氧化法两种方式制备．
（1）聚合硫酸铁的化学式为[Fe2（OH）n（SO4）x]m，其中X的值为______（用n表示）．
（2）采用直接氧化法，即以FeSO4•7H2O为原料，加入氧化剂和H2SO4经过氧化、水解、聚合三步反应完成．
①工业上常用NaClO作氧化剂，写出该氧化过程的离子方程式______．
②水解反应中得到一种含有Fe、S、H、O四种元素且相对分子质量为169的产物，则该物质的化学式为______．
（3）目前国内多采用催化氧化法，即在NaNO2催化条件下向FeSO4、H2SO4溶液中通入氧气制备聚合硫酸铁．
①该法生产中对空气污染较大，其原因是______．
②经研究表明在NaNO2催化条件下，溶液中实际起催化作用的物质是NOx．如图表示的是反应温度对Fe2+的氧化速率及催化指数（催化剂的催化效率）的影响，分析温度在60℃以后数据线变化的原因______．
（4）某学习小组用KMnO4测定一种市售亚硝酸钠中NaNO2的质量分数（不含能与KMnO4发生反应的还原性杂质），过程如下：取0.5g试样溶于水，加入适量的硫酸，用0.1000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定，到达终点时消耗KMnO4标准溶液28.00mL．
已知：
①终点现象是______．②该试样中NaNO2的质量分数为______．
正确答案
解：（1）该化合物中，铁元素为+3价、硫酸根离子显-2价、（OH）显-1价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0得，2×（+3）+（-1）×n+（-2）×x=0，x=3-
故答案为：3-
（2）①次氯酸钠具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，同时自身被还原为氯离子，离子方程式为：ClO-+2H++2Fe2+=2Fe3++Cl-+H2O，故答案为：ClO-+2H++2Fe2+=2Fe3++Cl-+H2O；
②该化合物中含有硫元素和氧元素，二者不能形成亚硫酸根离子，只能形成硫酸根离子，硫酸根离子的相对分子质量是96，铁原子的相对原子质量是56，则相对分子质量为17的是OH，所以其化学式为：Fe（OH）SO4，
故答案为：Fe（OH）SO4；
（3）①酸性条件下，亚硝酸根离子易生成氮氧化物，氮氧化物有毒，直接排空会污染空气，
故答案为：NaNO2在酸性条件下易生成氮氧化物，会污染空气；
②温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，导致催化效率降低，则Fe2+的氧化速率降低，
故答案为：温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，催化效率降低，Fe2+的氧化速率降低；
（4）①滴入的高锰酸钾反应，紫色褪去，当溶液呈紫色，且半分钟内不褪色，说明滴定到终点，故答案为：溶液呈紫色，且半分钟内不褪色；
②消耗KMnO4的物质的量=0.028L×0.1mol/L=0.0028mol，由方程式2MnO4-+6H++5NO2-=2Mn2++5NO3-+3H2O，可知NaNO2的物质的量=0.0028mol×
解析
解：（1）该化合物中，铁元素为+3价、硫酸根离子显-2价、（OH）显-1价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0得，2×（+3）+（-1）×n+（-2）×x=0，x=3-
故答案为：3-
（2）①次氯酸钠具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，同时自身被还原为氯离子，离子方程式为：ClO-+2H++2Fe2+=2Fe3++Cl-+H2O，故答案为：ClO-+2H++2Fe2+=2Fe3++Cl-+H2O；
②该化合物中含有硫元素和氧元素，二者不能形成亚硫酸根离子，只能形成硫酸根离子，硫酸根离子的相对分子质量是96，铁原子的相对原子质量是56，则相对分子质量为17的是OH，所以其化学式为：Fe（OH）SO4，
故答案为：Fe（OH）SO4；
（3）①酸性条件下，亚硝酸根离子易生成氮氧化物，氮氧化物有毒，直接排空会污染空气，
故答案为：NaNO2在酸性条件下易生成氮氧化物，会污染空气；
②温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，导致催化效率降低，则Fe2+的氧化速率降低，
故答案为：温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，催化效率降低，Fe2+的氧化速率降低；
（4）①滴入的高锰酸钾反应，紫色褪去，当溶液呈紫色，且半分钟内不褪色，说明滴定到终点，故答案为：溶液呈紫色，且半分钟内不褪色；
②消耗KMnO4的物质的量=0.028L×0.1mol/L=0.0028mol，由方程式2MnO4-+6H++5NO2-=2Mn2++5NO3-+3H2O，可知NaNO2的物质的量=0.0028mol×
（2012秋•武胜县校级月考）铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2等杂质．
Ⅰ．从铝土矿中提取氧化铝的流程如图所示：
（1）试剂A是______；试剂B是氨水，则溶液b与试剂B反应的离子方程式为______．
（2）向溶液a中通入过量的CO2，将得到的不溶物煅烧后也可得到Al2O3，该方案的缺点是______．
Ⅱ．电解熔融的氧化铝可制备金属铝
（3）写出电解的化学方程式______．每生产0.324吨铝，理论上转移电子的物质的量为______mol．
Ⅲ．新型陶瓷氮化铝可用以下两种方法制备
（4）氧化铝高温还原法（配平）：______Al2O3+______C+______ N2 
正确答案
盐酸（硫酸或硝酸）
Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
Al2O3中含有SiO2杂质
2Al2O3
3.6×104
1
3
1
2
3
解析
解：Ⅰ．（1）铝土矿与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，加入盐酸或硝酸等酸性溶液可除去硅酸根离子，试剂B是氨水，滤液b中含有铝离子，氨水与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+，
故答案为：盐酸（硫酸或硝酸）；Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；
（2）滤液a中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，向溶液a中通入过量的CO2，沉淀为Al（OH）3及少量硅酸，煅烧得到与和二氧化硅，则Al2O3中含有SiO2杂质，
故答案为：Al2O3中含有SiO2杂质；
Ⅱ．（3）电解熔融的氧化铝可制备金属铝，阳极生成氧气，阴极生成铝，总反应为2Al2O3
故答案为：2Al2O3
Ⅲ．（4）碳从0价→+2价，氮从0价→-3价，最小公倍数为6，由化合价的升降总数相等可知反应的方程式为Al2O3+3C+N2═2AlN+3CO，
故答案为：1；3；1；2；3；
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