(15分)含铬污水处理是污染治理的重要课题。污水中铬元素以Cr2O72-和CrO42-形式存在,常见除铬基本步骤是:
(1)加酸可以使CrO42-转化为Cr2O72-: 2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O
若常温下pH=1溶液中Cr2O72-浓度为0.1 mol•L-1,Cr2O72-浓度是CrO42-浓度的10倍,该化学平衡常数K= 。
(2)六价铬的毒性大约是三价铬的100倍,二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO2将Cr2O72-还原,反应的离子方程式为 。而后再加碱将Cr3+沉淀,已知常温下Ksp[Cr(OH)3] =10-32,要使c(Cr3+)降低到10-5mol•L-1,溶液的pH应升高到 。
(3)电解还原法是利用电解产生的Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+.电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片,其中铁片连接直流电源的 极。
(4)Cr(OH)3为绿色粘性沉淀,类似于Al(OH)3既溶于酸又能溶于强碱溶液。Cr(OH)3溶于稀硫酸的化学方程式为 。往100.00mL 0.1000 mol•L-1CrCl3溶液滴加1.000mol•L-1NaOH溶液, 请画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图:
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Al(OH)3 |
开始沉淀 |
2.3 |
7.5 |
3.4 |
完全沉淀 |
3.2 |
9.7 |
4.4 |
回答下列问题:
(1)反应I溶液中存在的金属阳离子有__________________。
(2)加入NaHCO3的目的是调节pH,使溶液中的______(填“Fe3+”、“Fe2+”或“A13+”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是_____________。
(3)反应II的离子方程式为__________。在实际生产中,反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2与NaNO2在反应中均作为________。若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2物质的量为__________。
(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2+离子,可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子。该水解反应的离子方程式为__________________________。
(1)已知反应及几种物质中化学键断裂时的能量变化如下所示:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-184kJ/mol
4HCl (g)+O2(g)=2Cl2 (g) +2H2O (g)△H=-115.6kJ/mol
①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式为_________________________________;
②断开1mol H—O键所需能量约为_________________________kJ。
(2)已知某反应的平衡常数表达式为:K=,它所对应的化学方程式为________________。
(3)已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0在400℃时K=0.5,此条件下在0.5L的密闭容器中进行该反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应υ(N2)正______υ(N2)逆(填“>”、“<”或“=”)。欲使得该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的措施是_______(填序号)。
A.缩小体积增大压强 B.升高温度
C.加催化剂 D.使氨气液化移走
(4)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:A(g)+3B(g)2C(g)+D(s) △H,其化学平衡常数K与T的关系如下表:
T/K |
300 |
400 |
500 |
…… |
K/(mol·L-1)2 |
4×106 |
8×107 |
1.2×109 |
…… |
①断送该反应的△H_________0(填“>”或“<”);
②在一定条件下,能判断该反应一定达化学平衡状态的是______(填序号)。
A.3 υ(B)正=2υ(C)逆 B.A和B的转化率相等
C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变
短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。X氢化物的水溶液显碱性;Y在元素周期表中所处的周期序数与族序数相等;Z单质是将太阳能转化为电能的常用材料;W是常见的非金属元素,主要以钠盐的形式存在于海水中。
(1)Y在元素周期表中的位置是________;X氢化物的电子式为_________。
(2)X氢化物的水溶液与W氢化物的水溶液混合后恰好反应时,溶液呈_______(填“酸”、“碱”或“中”)性,用离子方程式表示其原因是________。
(3)Y-Ag2O电池是应用广泛的鱼雷电池,其原理如下图所示。
该电池的负极反应式是________。
(4)Z和W比较,非金属性较弱的是________(填元素符号),下列可以验证这一结论的是_________
(填序号)。
a.元素在地壳中的含量
b.最高价氧化物对应水化物的酸性
c.断开氢化物中1mol H—Z或H—W键所需的能量
d.Z与W以共价键形成化合物时,Z或W显示的电性
空气质量与我们的健康息息相关,目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数(AQI),SO2、NO2和CO是其中3项中的污染物。
(1)上述3种气体直接排入空气后会引起酸雨的气体有(填化学式)。
(2)早期人们曾经使用铅室法生产硫酸,其主要反应为:
SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)
①若已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=a kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
则SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=kJ·mol-1。
②一定温度下,向固定体积为2 L的密闭容器中充入SO2和NO2各1 mol,发生反应:SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)。下列事实中不能说明该反应达到平衡状态的是(选填序号)。
a.体系压强保持不变 b.混合气体的颜色保持不变
c.NO的物质的量保持不变d.每生成1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2
③测得②中反应5 min末到达平衡,此时容器中NO与NO2的体积比为3︰1,则这段时间内SO2的反应速率υ(SO2)=,此反应在该温度下的平衡常数K=。
(3)甲醇日趋成为重要的有机燃料,通常利用CO和H2合成甲醇,其反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。今在一容积可变的密闭容器中,充有10 mol CO和20 mol H2,用于合成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示:
①上述合成甲醇的反应为反应(填“放热”或“吸热”)。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为。
③若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池,电解质溶液为KOH浓溶液,则该电池工作时正极的电极反应式为,理论上通过外电路的电子最多为mol。
常温下,有浓度均为1 mol·L-1的下列4种溶液:
①H2SO4溶液②NaHCO3溶液③NH4Cl溶液④NaOH溶液
(1)这4种溶液pH由大到小的顺序是,其中由水电离的H+浓度最小的是。(均填序号)
(2)②中各离子浓度由大到小的顺序是,NaHCO3的水解平衡常数Kh=mol·L-1。(已知碳酸的电离常数K1=4×10-7,K2=5.6×10-11)
(3)向③中通入少量氨气,此时的值(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)若将③和④混合后溶液恰好呈中性,则混合前③的体积④的体积(填“大于”、“小于”或“等于”之一)。