(18分)0.80 g CuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
请回答下列问题:
(1)试确定200 ℃时固体物质的化学式______。
(2)取270 ℃所得样品,于570 ℃灼烧得到的
主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体,该反应的化学方程式为___________________;把该黑色粉末溶解于稀硫酸中,经浓缩、冷却,有晶体析出,该晶体的化学式为_____,其存在的最高温度是________;
(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物,该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为____________________________________________________________;
(4)在0.10 mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)= mol·L-1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。若在0.1 mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是 mol·L-1。
工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如下:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Pb(OH)2 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀的pH |
3.3 |
1.5 |
6.5 |
4.2 |
8.0 |
8.3 |
沉淀完全的pH |
5.2 |
3.7 |
9.7 |
6.7 |
8.8 |
9.8 |
请回答下列问题:
(1)酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是_________________________________。
(2)酸浸后的溶液中含有Mn2+、SO42-,另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等,其除杂过程如下:
①加入MnO2将Fe2+氧化,其反应的离子方程式为___________________________________;
②加入CaO将溶液的pH调到5.2~6.0,其主要目的是_____________________________;
③加入BaS,除去Cu2+、Pb2+后,再加入NaF溶液,除去________。
(3)从溶液A中回收的主要物质是________,该物质常用做化肥。
(4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4,可以用稀硫酸处理,将其转化为MnSO4和MnO2,然后再用氧化剂将Mn2+转化为MnO2,制得优质MnO2。写出Mn3O4与稀硫酸反应的化学方程式:______________________________________。
垃圾焚烧发电产生的烟气中含烟尘、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等有害物质,某处理流程如下:
(1)麻石洗涤塔中设置多层格栅,上面放置大量耐酸碱塑料小球,塔内设置多层上喷下淋水嘴,“烟气”从塔底进入,目的是_____________________________________________。
(2)若NO2和NO气体以物质的量之比1∶1混合通入石灰水中,发生氧化还原反应生成一种正盐和水,请写出该反应的化学方程式:_________________________________________;
已知此正盐的水溶液呈碱性,用离子方程式表示:__________________________________。
(3)废液在沉淀池中慢慢沉降,沉淀主要含________;在回收再生池中加入NaOH固体的作用是___________________________________________。
(4)环境检测部门测量处理前后烟气中烟尘的含量见下表:
项 目 |
监测结果 |
国标号 |
|
处理前 |
处理后 |
GWKB3-2000 |
|
烟尘(mg·m-3) |
13 929.0 |
61.0 |
80 |
简述其获得监测结果中的数据使用的测定方法:__________________________________。
氯气是重要的化工原料。
(1)氯气溶于水得到氯水,氯水中存在下列反应:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,其平衡常数表达式为K=________。
(2)工业上常用熟石灰和氯气反应制取漂白粉,反应的化学方程式是____________________________。流程如下图所示,其主要设备是氯化塔,塔从上到下分四层。将含有3%~6%水分的熟石灰从塔顶喷洒而入,氯气从塔的最底层通入,这样加料的目的是__________________________。处理从氯化塔中逸出气体的方法是________。
(3)某科研小组在实验室用较浓的KOH溶液直接吸收氯气,研究发现反应进行一段时间后开始出现KClO3并逐渐增多,产生KClO3的离子方程式是____________________________________,其原因可能是__________________,由此可知(2)中氯化塔设计为四层是为了减少生产中类似副反应的发生。
新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液(滴有几滴酚酞)电解实验,如图所示。
回答下列问题:
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为________________________ 、________________________。
(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中a电极上得到的是________;电解过程中________极(填“a”或“b”)附近会出现红色。电解氯化钠溶液的总化学方程式为________________________。将a、b两极的产物相互反应可得到“84”消毒液的有效成分NaClO,特殊情况下可用“84”消毒液吸收SO2,反应的离子方程式为________________________。
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。
(1)下图为电解精炼银的示意图,________(填a或b)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体生成,则生成该气体的电极反应式为________________________。
AgNO3—HNO3溶液
(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。回答下列问题:
①写出电极反应式:阴极________________,阳极________________。
②当生成1 mol Cr(OH)3时,电路中转移电子的物质的量至少为________mol。
③电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成,原因是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解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2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为________g。