某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O 转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号 |
初始pH |
废水样品体积mL |
草酸溶液体积mL |
蒸馏水体积mL |
① |
4 |
60 |
10 |
30 |
② |
5 |
60 |
10 |
30 |
③ |
5 |
60 |
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测得实验①和②溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明 ;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)= mol·L-1·min-1
(用代数式表示)。
(4)该课题组队铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;
假设二: ;
假设三: ;
……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、Al2Fe(SO4)4·24H2O、Al2(SO4)3等,溶液中Cr2O的浓度可用仪器测定。)
实验方案(不要求写具体操作过程) |
预期实验结果和结论 |
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元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
(1)与氯元素同族的短周期元素的原子结构示意图为 。
(2)能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子能力)递变规律的判断依据是 (填序号)。
a.Cl2、Br2、I2的熔点
b.Cl2、Br2、I2的氧化性
c.HCl、HBr、HI的热稳定性
d.HCl、HBr、HI的酸性
(3)工业上,通过如下转化可制得KClO3晶体:
NaCl溶液NaClO3溶液
KClO3晶体
①完成I中反应的总化学方程式:□NaCl+□H2O=□NaClO3+□ 。
②Ⅱ中转化的基本反应类型是 ,该反应过程能析出KClO3晶体而无其它晶体析出的原因是 。
(4)一定条件,在水溶液中1 mol Cl-、ClO-(x=1,2,3,4)的能量(KJ)相对大小如图所示。
①D是 (填离子符号)。
②B→A+C反应的热化学方程式为 (用离子符号表示)。
4种相邻的主族短周期元素的相对位置如表,元素x的原子核外电子数是m的2倍,y的氧化物具有两性。回答下列问题:
m |
n |
||
x |
y |
(1)元素x在周期表中的位置是第_____周期、第____族,其单质可采用电解熔融的_____方法制备。
(2)m、n、y三种元素最高价氧化物的水化物中,酸性最强的是______,碱性最强的是______.(填化学式)
(3)气体分子(mn)2的电子式为_______,(mn)2称为拟卤素,性质与卤素类似,其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是_____________________________。
直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2,
(1)用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应: 。
(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是
(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO3²﹣):n(HSO3﹣)变化关系如下表:
n(SO₃²﹣):n(HSO₃﹣) |
91:9 |
1:1 |
1:91 |
pH |
8.2 |
7.2 |
6.2 |
①上表判断NaHSO3溶液显 性,用化学平衡原理解释:
②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),
b.c(Na+)> c(HSO3-)> c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)
c.c(Na+)+c(H+)= c(SO32-)+ c(HSO3-)+c(OH-)
(4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
①HSO3-在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:
由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下:
(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右,黄铜矿与空气反应
生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主
要反应的化学方程式分别是 、 ,反射炉内生成炉渣的主要成分是 ;
(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%--50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O,生成Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是 、 ;
(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极_ _(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为 ;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为 。
化学在环境保护中起着十分重要的作用,催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
(1)催化反硝化法中,H2能将NO3-还原为N2。25℃时,反应进行10min,溶液的pH由7变为12。
①N2的结构式为 。
②上述反应的离子方程式为 ,其平均反应速率υ(NO3-)为 mol·L-1min-1。
③还原过程中可生成中间产物NO2-,写出3种促进NO2-水解的方法 。
(2)电化学降解NO3-的原理如图所示。
①电源正极为 (填A或B),阴极反应式为 。
②若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为 g。