含氮废水进入水体后而对环境造成的污染越来越严重,对含氮废水进行有效的检测和合理的处理是人们研究和关心的重要问题。
⑴环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO3-还原为N2,从而消除污染。其反应的离子方程式是:6NO3-+10Al+18H2O=3N2↑+10Al(OH)3+6OH—。又有人认为金属镁比铝能更快消除氮的污染,其反应原理和金属铝相同。
写出镁和含NO3-的废水反应的离子方程式
____________________ 。
⑵水中的NO2-是含氮有机物分解的产物,其浓度的大小是水源污染程度的标志之一。检测水中的NO2-可用目视比色法(比较溶液颜色深浅度以测定所含有色物质浓度的方法),检测步骤如下:
步骤一:配制标准溶液:称取0.69gNaNO2,溶于水后在容量瓶中稀释至1L得溶液A,移取5mL溶液A,稀释至1L,得溶液B。
步骤二:配制标准色阶:取6只规格为10mL的比色管(即质地、大小、厚薄相同且具有塞的平底试管),分别加入体积不等的溶液B,并稀释至10mL,再加入少许(约0.30g)氨基苯磺酸粉末,实验结果如下表所示。
色阶序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
加入溶液B的体积/mL |
0.0 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
8.0 |
10.0 |
反应后溶液颜色 |
由无色变为由浅到深的樱桃红色 |
步骤三:取10mL水样倒入比色管中,加少许氨基苯磺酸,显色后与标准色阶对比。
①利用步骤三在野外检测水样污染程度的优点
是 。
②步骤二中设计色阶序号1的作用
是 。
③如果水样显色后比6号还深,应采取的措施
是 。
⑶现有含NH3为3.4mg·L—1的废水150m3(密度为1g·cm-3),可采用如下方法进行处理:将甲醇加入含氨的废水中,在一种微生物作用下发生反应:
2O2 + NH3=== NO3- + H+ + H2O 6NO3-+ 6H+ + 5CH3OH→ 3N2↑ + 5CO2↑ + 13H2O
若用此方法处理,假设每步的转化率为100%,需要甲醇 g。
芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定,难于氧化,而环上的支链不论长短,在强烈氧化时,最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。
反应原理:
反应试剂、产物的物理常数:
名称 |
相对分 子质量 |
性状 |
熔点 |
沸点 |
密度 |
溶解度 |
||
水 |
乙醇 |
乙醚 |
||||||
甲苯 |
92 |
无色液体易燃易挥发 |
-95 |
110.6 |
0.8669 |
不溶 |
易溶 |
易溶 |
苯甲酸 |
122 |
白色片状或针状晶体 |
122.4 |
248 |
1.2659 |
微溶 |
易溶 |
易溶 |
主要实验装置和流程如下:
实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中,在90℃时, 反应一段时间,再停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
(1)无色液体A的结构简式为。操作Ⅱ为。
(2)如果滤液呈紫色,要先加亚硫酸氢钾,然后再加入浓盐酸酸化,加亚硫酸氢钾的目的是。
(3)下列关于仪器的组装或者使用正确的是。
A.抽滤可以加快过滤速度,得到较干燥的沉淀
B.安装电动搅拌器时,搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C.图1回流搅拌装置应采用直接加热的方法
D.冷凝管中水的流向是下进上出
(4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入,分液,水层再加入,然后抽滤,干燥即可得到苯甲酸。
(5)纯度测定:称取1.220g产品,配成100ml溶液,取其中25.00ml溶液,进行滴定 ,消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol。产品中苯甲酸质量分数为。
(13分)根据要求完成下列各小题实验目的。(a、b 为弹簧夹,加热及固定装置已略去)
(1)验证碳、硅非金属性的相对强弱。(已知酸性:亚硫酸 >碳酸)
①连接仪器、、加药品后,打开a关闭 b,然后滴入浓硫酸,加热。
②铜与浓硫酸反应的化学方程式是__________________,装置A中的试剂是。
③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是:_______________________。
(2)验证 SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
①打开b,关闭a。能验证SO2具有氧化性的化学方程式是:___________。
②若大量的SO2通入NaOH溶液中,其化学方程式是:__________________。
③BaCl2溶液中无沉淀现象,将其分成两份,分別滴加下列溶液,将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置。
滴加的溶液 |
氯 水 |
氨 水 |
沉淀的化学式 |
写出其中SO2显示还原性并生成沉淀的离子方程式___________________。
某实验小组拟用50 mL NaOH溶液吸收CO2气体,制备Na2CO3溶液。为了防止通入的CO2气体过量生成NaHCO3,设计了如下实验步骤:
①用25 mL NaOH溶液吸收CO2气体,至CO2气体不再溶解;
②小火煮沸溶液1 min~2 min;
③在得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH溶液,使其充分混合。此方案能制得较纯净的Na2CO3(第一步的实验装置如下图所示)
(1)写出①、③两步的化学反应的离子方程式①。③。
(2)装置B中盛放的试剂是,作用是。
(3)实验室中吸收尾气的方法很多。如下图装置中可以用来吸收氨气的是。
硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的能溶于水的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
查阅资料:
I、酸性条件下,锡在水溶液中有Sn、Sn
两种主要存在形式,Sn
易被氧化。
Ⅱ、SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡[Sn(OH)C1]。
回答下列问题:
(1)操作1的步骤为、、过滤、洗涤、干燥。对沉淀进行洗涤的方法是。
(2)SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解,请结合必要的化学方程式及化学反应原理解释原因:。
(3)加入Sn粉的作用有两个:①调节溶液pH;②。
(4)SnSO4还可在酸性条件下用作双氧水的去除剂,发生反应的离子方程式是:。
(5)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):取质量为m的锡粉溶于稀硫酸中,向生成的SnSO4中加入过量的Fe2(SO4)3溶液,用物质的量浓度为c的K2Cr2O7标准溶液滴定生成的Fe(已知酸性环境下Cr2O
可被还原为Cr
),共用去K2Cr2O7溶液的体积为V。则锡粉中锡的质量分数是。(Sn的摩尔质量为M,用含m、c、V、M的代数式表示)
利用如图所示装置制备饱和氯水,探究新制饱和氯水的组成和性质而进行了科学实验:先对制得的氯水进行观察,再用胶头滴管将该氯水逐滴滴入盛有含酚酞的NaOH溶液的试管中,边滴边振荡,并连续观察现象,发现溶液的红色逐渐褪去而得无色溶液。据此回答:
(1)C中的试剂是;仪器b的名称为,b中发生反应的离子方程式为。
(2)写出新制饱和氯水中含有氯元素物质的化学式:。氯水长时间放置,氯水中的成分就会发生变化,能快速判断氯水中含有较多C12的方法是:。
(3)根据预测,实验中溶液红色褪去的原因可能有两种,请用简要的文字补充:
①氯水与NaOH反应,碱性减弱红色褪去。②。
(4)通过实验进一步探究溶液红色褪去的原因究竟是上述中的①还是②。
【实验步骤】
①取上述实验后试管内的无色溶液3 mL盛于另一支洁净的试管中;②,振荡试管。
【现象与结论】
①若,则证明溶液红色褪去的原因是①而不是②。
②若,则证明溶液红色褪去的原因是②而不是①。(5)为了从新制氯水中制得较高浓度的HClO,可向氯水中加入的试剂是。
A.CaCO3 | B.NaHSO3 | C.Na2CO3 | D.Ca(OH)2 |