随着工业的迅速发展,产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度;当溶液中金属离子浓度小于10-5 mol•L-1时通常认为该离子沉淀完全)。
金属离子 |
Ksp |
pH(10-1 mol•L-1) |
pH(10-5 mol•L-1) |
Fe3+ |
4.0×10-38 |
2.7 |
3.7 |
Cr3+ |
6.0×10-31 |
4.3 |
5.6 |
Cu2+ |
2.2×10-20 |
4.7 |
6.7 |
Ca2+ |
4.0×10-5 |
12.3 |
14.3 |
(1)某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+,测得其浓度均小于0.1 mol•L-1。为除去其中的Fe3+,回收铜,需控制的pH范围是_______________________________。
(2)为了处理含有Cr2O72-酸性溶液的工业废水,采用如下方法:向废水中加人适量NaCl,以Fe为电极进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为______________________。
②pH对废水中Cr2O72-去除率的影响如图。你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利,请说明理由:_________________________________。
[注:去除率(%)=[(c0-c)/co]×100%,式中:co—处理前废水中Cr2O72-浓度,c—处理后废水中Cr2O72-的浓度]
(3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如,用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3,该沉淀转化达到平衡时,其平衡常数K=_________(写数值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6,Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]
(14分)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应N2+3H22NH3的平衡常数K值和温度的关系如下:
温度/℃ |
360 |
440 |
520 |
K值 |
0.036 |
0.010 |
0.0038 |
(1)①由表中数据可知该反应为放热反应,理由是________________。
②理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是______________(填字母序号)。
a.增大压强 b.使用合适的催化剂
c.升高温度d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)获取,已知该反应中,当初始混合气中的
恒定时,温度、压强对平衡混合气中CH4含量的影响如图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是p1________p2(填“>”、“=”或“<”)。
②该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)原料气H2还可通过反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2 (g)获取。
①T ℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08 mol·L-1,则平衡时CO的转化率为________该温度下反应的平衡常数K值为________。
②保持温度仍为T ℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容积固定为5 L的容器中进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是____________(填字母序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d.混合气中n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)=1:16:6:6
(12分)在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应:N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0,反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下,若温度升高,K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的是________点。从起点开始首次达到平衡时,以NO2表示的反应速率为____________。
(3)25 min时,加入了__________(填加入物质的化学式及加入的物质的量),使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度________(填“大于”、“小于”或“等于”)0.8 mol·L-1,理由是_______________________________________________________________________。
(6分)
25 ℃时,将体积为Va、pH=a的某一元酸与体积Vb、pH=b的某一元碱混合,请完成下题。
(1)若a+b=14,2Va=Vb,碱是NaOH,反应后所得溶液pH小于7。由此你能得到的结论是____________。
(2)若a+b=13,酸是盐酸,碱是KOH,现用盐酸滴定50.00 mL KOH溶液,当滴定到溶液的pH=2时,消耗盐酸11.11 mL。则b=________。
(3)若已知Va<Vb和a=0.5b,酸是强酸,碱是强碱,酸和碱恰好中和,则a的取值范围是__________。
(8分)在一定温度下,有a.盐酸 b.硫酸 c.醋酸三种酸:(按照要求用 a、 b 、c表示)
(1)当三种酸物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是________________。
(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,中和NaOH的能力由大到小的顺序是______________。
(3)当三种酸物质的量浓度相同时,三种溶液中水的电离程度由大到小的顺序是________________。
(4)若三者c(H+)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是________________。
(5)当三者c(H+)相同且体积也相同时,分别放入足量的锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是____________。
(6)当三者c(H+)相同且体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌,若产生相同体积的H2(相同状况),则开始时反应速率的大小关系为________,反应所需时间的长短关系是_________
(7)将c(H+)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后,c(H+)由大到小的顺序是_________________。
写出下列反应的离子方程式。
(1)Na2CO3溶液与盐酸溶液混合:;
(2)硫酸铜溶液和氢氧化钡溶液混合;
(3)氯气与氢氧化钠溶液的反应;
(4)氯气与水的反应;
(5)CO2气体通入到澄清石灰水中;