(15分)重金属元素铬的毒性较大,含铬废水需经处理达标后才能排放。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:
注:部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。
氢氧化物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Mg(OH)2 |
Al(OH)3 |
Cr(OH)3 |
pH |
3.7 |
9.6 |
11.1 |
8 |
9(>9溶解) |
(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填序号)。
A.Na2O2 B.HNO3 C.FeCl3 D.KMnO4
(2)加入NaOH溶液调整溶液pH=8时,除去的离子是________;已知钠离子交换树脂的原理:Mn++nNaR―→MRn+nNa+,此步操作被交换除去的杂质离子是__________。
A.Fe3+ B.Al3+ C.Ca2+ D.Mg2+
(3)还原过程中,每消耗0.8 mol Cr2O转移4.8 mol e-,该反应离子方程式为________________。
Ⅱ.酸性条件下,六价铬主要以Cr2O形式存在,工业上常用电解法处理含Cr2O
的废水:
该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3溶液。
(1)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极?________(填“能”或“不能”),理由是______________。
(2)电解时阳极附近溶液中Cr2O转化为Cr3+的离子方程式为___________________。
(3)常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32,溶液的pH应为____时才能使c(Cr3+)降至10-5 mol·L-1。
一位同学在复习时遇到这样一道习题:某无色溶液中可能含有“H+、OH-、Na+、NO3-”,加入铝粉后,只产生H2,问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。
(1)加入铝粉产生H2,说明铝具有______(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)该同学分析:若H+大量存在,则NO3-就不能大量存在。
设计实验证实如下:
装 置 |
现 象 |
![]() |
ⅰ. 实验初始,未见明显现象 ⅱ. 过一会儿,出现气泡,液面上方呈浅棕色 ⅲ. 试管变热,溶液沸腾 |
① 盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是______。
② 根据现象ⅱ,推测溶液中产生了NO,为进一步确认,进行如下实验:
实验 |
内容 |
现象 |
实验1 |
将湿润KI—淀粉试纸置于空气中 |
未变蓝 |
实验2 |
用湿润KI—淀粉试纸检验浅棕色气体 |
试纸变蓝 |
a. 浅棕色气体是______。
b. 实验1的目的是_______。
c. 实验1、2说明反应生成了NO,将生成NO的离子方程式补充完整:
(3)再假设:若OH-大量存在,NO3-也可能不能大量存在。
重新设计实验证实如下:
装 置 |
现 象 |
![]() |
ⅰ. 实验初始,未见明显现象 ⅱ. 过一会儿,出现气泡,有刺激性气味 |
为确认“刺激性气味”气体,进行如下实验:用湿润KI—淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝。
① 刺激性气味的气体是______。
② 产生该气体的离子方程式是______。
(4)在NaOH溶液中加入铝粉,结果只检验出有H2生成,其化学方程式是______。
(5)实验结果证实:NO3‑在酸、碱性环境中都有一定的氧化性,能氧化铝单质,产生含氮化合物。习题中的无色溶液一定能大量存在的是Na+和OH-。
制烧碱所用盐水需两次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等离子,过程如下:
Ⅰ. 向粗盐水中加入过量BaCl2溶液,过滤;
Ⅱ. 向所得滤液中加入过量Na2CO3溶液,过滤;
Ⅲ. 滤液用盐酸调节pH,获得一次精制盐水。
(1)过程Ⅰ除去的离子是______。
(2)过程Ⅰ、Ⅱ生成的部分沉淀及其溶解度(20℃/g)如下表:
CaSO4 |
Mg2(OH)2CO3 |
CaCO3 |
BaSO4 |
BaCO3 |
2.6×10-2 |
2.5×10-4 |
7.8×10-4 |
2.4×10-4 |
1.7×10-3 |
① 检测Fe3+是否除尽的方法是______。
② 过程Ⅰ选用BaCl2而不选用CaCl2,运用表中数据解释原因______。
③ 除去Mg2+的离子方程式是______。
④ 检测Ca2+、Mg2+、Ba2+是否除尽时,只需检测Ba2+即可,原因是_____。
(3)第二次精制要除去微量的I-、IO3-、NH4+、Ca2+、Mg2+,流程示意如下:
① 过程Ⅳ除去的离子是______。
② 盐水b中含有SO42-。Na2S2O3将IO3- 还原为I2的离子方程式是______。
③ 过程VI中,在电解槽的阴极区生成NaOH,结合化学平衡原理解释:_______。
Cl2是一种重要的化工原料。
(1)电解饱和NaCl溶液获得Cl2的化学方程式是_______。
(2)为便于储存,要将氯气液化[ Cl2(g) Cl2(l) ],应采取的措施是_______(写出一条即可)。
(3)液氯储存区贴有的说明卡如下(部分):
危险性 |
![]() |
储运要求 |
远离金属粉末、氨、烃类、醇更物质;设置氯气检测仪 |
泄漏处理 |
NaOH、NaHSO3溶液吸收 |
包装 |
钢瓶 |
① 用离子方程式表示“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用_______。
② 若液氯泄漏后遇到苯,在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快,原因是。
③ 氯气含量检测仪工作原理示意图如下:
Cl2在Pt电极放电的电极反应式是_______。
(4)质量标准要求液氯含水量(以1 g氯气含水的质量计)<0. 4 mg,含水量超标会严重腐蚀钢瓶。液氯含水量的测定装置如下图所示:
(已知:P2O5 + 3H2O = 2H3PO4;Cl2与P2O5不反应。)
① 用离子方程式说明c装置的作用_______。
② 检测液氯的含水量,根据上图,需要测定的数据是_______。
高分子化合物PPTA树脂、PF树脂、脲醛树脂合成路线如下。
已知:I. R—NH2 + R—NHCOCH3 + CH3COOH (R为烃基)
(乙酸酐)
II. (尿素)氮原子上的氢原子可以像苯酚上的氢原子那样与甲醛发生加成反应,并缩聚成高分子。
(1) 由苯合成A 的化学方程式是。
(2)→B的反应类型是。
(3)条件a选择的化学试剂是。
(4)E中有两种不同化学环境的氢原子,PPTA树脂的结构简式是。
(5)高分子化合物PF树脂的单体是苯酚和。
(6)W中只有一种含氧官能团。下列说法正确的是。
a. Y分子中只有一种官能团
b. M与HCHO互为同系物
c. W的沸点高于C2H6
(7)Y→W时,条件ⅰ、ⅱ转化的官能团分别是、。
(8)合成脲醛树脂的化学方程式是。
(1)若A可用于自来水消毒,D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质,加热蒸干B的溶液不能得到B,则B的化学式可能是,工业上制取A的离子方程式Ⅰ为。
(2)若A是一种碱性气体,常用作制冷剂,B是汽车尾气之一,遇空气会变色,则反应①的化学方程式为 。
(3)若D是氯碱工业的主要产品,B有两性,则反应②的离子方程式是。
(4)若A、C、D都是常见气体,C是形成酸雨的主要气体,则反应③的化学方程式;
(5)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上.在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。
(6)Ⅰ①图中X、Y分别是(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%b%(填“>”、“=”或“<”)
②写出燃料电池B中负极上发生的电极反应。