工业废水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理。常用的处理方法有两种:还原沉淀法和电解法。还原沉淀法的工艺流程为:其中第①步存在平衡:2CrO42—(黄色)+2H+Cr2O72—(橙色)+H2O
(1)若平衡体系的pH=2,则溶液显 色.
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是 。
a.Cr2O72—和CrO42—的浓度相同 b.2v (Cr2O72—) ="v" (CrO42—) c.溶液的颜色不变
(3)第②步中,还原1mol Cr2O72—离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
( 4 ) 第③步生成的Cr(OH)3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=c(Cr3+)·c3(OH—)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至 。
(选考)【化学—选修3:物质结构与性质】CuSO4在活化闪锌矿(主要成分是ZnS)方面有重要作用,主要是活化过程中生成CuS、Cu2S等一系列铜的硫化物活化组分。
(1)Cu2+基态的电子排布式可表示为;
(2)SO42-的空间构型为(用文字描述);中心原子采用的轨道杂化方式是;写出一种与SO42-互为等电子体的分子的化学式:;
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu (OH)4 ]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为;
(4)资料显示ZnS为难溶物,在活化过程中,CuSO4能转化为CuS的原因是。
(5)CuS比CuO的熔点(填高或低),原因是。
(6)闪锌矿的主要成分ZnS,晶体结构如下图所示,其晶胞边长为540.0 pm,密度为_____(列式并计算),a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为_____pm(列式表示)。
(选考)【化学一一化学与技术】氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如下图所示:
(1)该流程中可以循环的物质是。
(2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制,写出一次精制中发生的离子方程式,若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果。
(3)下图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成,阴极由碳钢网制成)。则B处产生的气体是,E电极的名称是。电解总反应的离子方程式为。
(4)从阳极槽出来的淡盐水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去,该反应的化学方程式为。
(5)已知在电解槽中,每小时通过1安培的直流电可以产生1.492g的烧碱,某工厂用300个电解槽串联生产8小时,制得32%的烧碱溶液(密度为1.342吨/m3)113m3,电解槽的电流强度1.45 ×104A,该电解槽的电解效率为。
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
方法Ⅰ |
用炭粉在高温条件下还原CuO |
方法Ⅱ |
电解法:2Cu+H2O ![]() |
方法Ⅲ |
用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2 |
(1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反应条件不易控制,若控温不当易生成而使Cu2O产率降低。
(2)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=akJ·mol—1;
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=bkJ·mol—1;
2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) △H=ckJ·mol—1.
方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体,写出制备反应的热化学方程式。
(3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极生成Cu2O反应式为。
(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2。该制法的化学方程式为。
(5)方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼,但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大,(填操作名称)可分离出颗粒过大的Cu2O。
(6)在相同的密闭容器中,用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:
2H2O(g)2H2(g)+O2(g)⊿H >0
水蒸气的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:
序号 |
温度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
① |
T1 |
0.050 |
0.0492 |
0.0486 |
0.0482 |
0.0480 |
0.0480 |
② |
T1 |
0.050 |
0.0488 |
0.0484 |
0.0480 |
0.0480 |
0.0480 |
③ |
T2 |
0.10 |
0.094 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O2)=;实验温度T1T2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验①实验②(填“>”、“<”)。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O。
②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
③160 g/L NaOH溶液是指160 gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L。
(1)160 g/L NaOH溶液的物质的量浓度为。
(2)发生器中鼓入空气的作用可能是(选填序号)。
a.将SO2氧化成SO3,增强酸性;
b.稀释ClO2以防止爆炸;
c.将NaClO3氧化成ClO2
(3)吸收塔内的反应的化学方程式为。吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量的简单实验方法是。
(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外,还可以选择的还原剂是(选填序号)。
a.Na2O2b.Na2S c.FeCl2
(6)从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是(选填序号)。
a.蒸馏
b.蒸发
c.灼烧
d.过滤
e.冷却结晶
要得到更纯的NaClO2•3H2O晶体必须进行的操作是(填操作名称)。
(7分)(1)常温下,已知0.1 mol·L—1一元酸HA溶液中c(OH-)/c(H+)=1×10—8,则溶液的pH=_____________。
①pH=3的HA与pH=l1的NaOH溶液等体积混合;反应的离子方程式为______________;混合溶液中,各离子的物质的量浓度大小关系是____________;
②0.2 mol·L—1HA溶液与0.1 mol·L—1NaOH溶液等体积混合后所得溶液中(溶液体积变化忽略不计):c(H+)+ c(HA)— c(OH-)=" ____________" mol·L—1。
(2)t℃时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数Kw=___________。
①该温度下(t℃),将100mL0.1 mol·L—1的稀H2SO4与100mL0.4 mol·L—1的NaOH溶液混合后(溶液体积变化忽略不计),溶液的pH=___________;
②该温度下(t℃),1体积的稀硫酸和10体积的NaOH溶液混合后溶液呈中性,则稀硫酸的pH(pHa)与NaOH溶液的pH(pHb)的关系是_______________。