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13.工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大的伤害,必须进行处理.常用的处理方法有两种.
方法1:还原沉淀法
该法的工艺流程为:CrO42-$→_{①转化}^{H+}$Cr2O72-$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr3+$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr(OH)3
其中第①步存在平衡:2CrO42- (黄色)+2H+(g)?Cr2O72- (橙色)+2H2O
(1)若该平衡处于强酸性环境中,则溶液显橙色.
(2)能说明第①步达平衡状态的是cd.
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同                   b.2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-
c.溶液的颜色不变                             d.溶液的pH保持不变
(3)写出第②步反应的离子方程式Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O.
方法2:电解法
实验室用如图模拟含Cr2O72-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沉淀.
(4)阳极的电极材料为Fe,其作用是阳极反应为Fe-2e-=Fe2+,提供还原剂Fe2+
(5)溶液中同时生成的沉淀还有Fe(OH)3,用电解法处理该溶液中0.01molCr2O72-时,至少得到沉淀的质量是8.48g.

分析 (1)根据外界条件对平衡的影响来确定平衡移动方向,从而确定溶液颜色变化;
(2)根据判断平衡状态的方法:V=V,或各组分的浓度保持不变则说明已达平衡,也可根据化学平衡状态的特征:逆、定、动、变、等来回答判断;
(3)Cr2O72-具有强氧化性把Fe2+氧化为Fe3+
(4)阳极是活性电极时,阳极本身失电子,生成阳离子;
(5)溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少,即氢离子在阴极得电子,PH升高,氢氧根离子浓度增大,离子浓度幂的乘积大于溶度积,所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀;根据Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3++3OH-═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓进行计算.

解答 解:(1)c(H+)增大,平衡2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O右移,溶液呈橙色,故答案为:橙;
(2)对于平衡:2CrO42-(黄色)+2H+?Cr2O72-(橙色)+H2O,
a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同,不一定平衡,故错误;
b.2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-)不能证明正逆速率相等,所以不是平衡状态,故错误;
c.溶液的颜色不变,即有色离子浓度不会再不变,达到了化学平衡状态,故正确;
d.溶液的pH保持不变,即氢离子浓度不变,所以达到了化学平衡状态,故d正确;
故答案为:cd;
(3)Cr2O72-具有强氧化性把Fe2+氧化为Fe3+,其反应的离子方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
故答案为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
(4)在电解法除铬中,铁作阳极,阳极反应为Fe-2e-═Fe2+,以提供还原剂Fe2+
故答案为:阳极反应为Fe-2e-=Fe2+,提供还原剂Fe2+
(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H+放电生成H2:2H++2e-═H2↑,同时大量产生了OH-,所以溶液中的Fe3+也将转化为Fe(OH)3沉淀;根据Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3++3OH-═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓知0.01mol Cr2O72-,可生成0.02molCr(OH)3,0.06molFe(OH)3,至少得到沉淀的质量是0.02mol×103g/mol+0.06mol×107g/mol=8.48g,
故答案为:Fe(OH)3;8.48g.

点评 本题主要考查了铬及其化合物的性质、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容,难度中等,抓住题目信息是解题的关键,注意把握氧化还原反应原理以及电解时电极反应.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列说法正确的是(  )
A.凡是分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质,彼此一定是同系物
B.分子式为C5H12O且氧化产物能发生银镜反应的醇有6种
C.分子中至少有11个碳原子处于同一平面
D.1mol β-紫罗兰酮与1mol H2发生加成反应可得到3种不同产物

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.运用元素周期律分析下面的推断,其中错误的是(  )
①铍(Be)的氧化物的水化物可能具有两性,②铊(Tl)既能与盐酸作用产生氢气,又有跟NaOH溶液反应放出氢气,③砹(At)为有色固体,HAt不稳定,AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸,④锂(Li)在氧气中剧烈燃烧,产物是Li2O2,其溶液是一种强碱,⑤硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体,⑥硒化氢(H2Se)是无色,有毒,比H2S稳定的气体.
A.①②③④B.②④⑥C.①③⑤D.②④⑤

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

1.有关蔗糖与浓硫酸的反应,下列说法正确的有(  )
A.产生CO2B.浓硫酸表现出脱水性
C.放出大量的热D.浓硫酸表现出还原性

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8.25℃时,在25mL 0.1mol•L-1的NaOH溶液中,逐滴加入0.2mol•L -1的CH3COOH溶液,溶液的pH与醋酸体积关系如图所示,下列分析不正确的是(  )
A.B点的横坐标a>12.5
B.C点时溶液中有:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-
C.D点时溶液中有:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+
D.曲线上A、B间的任意一点,溶液中都有:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+

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18.设NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述中不正确的是(  )
A.1 mol H2O所含有的原子数为3NA
B.常温常压下,32g O2含有的氧原子数为2NA
C.11.2L氯气所含的原子数为NA
D.0.1mol•L -1NaCl溶液中c(Na+)为0.1 mol•L -1

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5.乙烯、苯和溴乙烷是重要的有机化工原料,完成下列反应方程式和反应类型.
(1)一定条件下乙烯和水反应:CH2=CH2+H2O$\stackrel{催化剂}{→}$CH3-CH2-OH,反应类型:加成反应.
(2)乙烯合成高分子材料聚乙烯:nCH2═CH2$\stackrel{催化剂}{→}$;反应类型:加聚反应.
(3)苯和液溴在铁粉催化下反应:C6H6+Br2$\stackrel{铁}{→}$C6H5Br+HBr,反应类型:取代反应.
(4)溴乙烷在氢氧化钠的乙醇溶液中加热:CH3CH2Br+NaOH$→_{△}^{醇}$CH2=CH2↑+NaBr+H2O,反应类型:消去反应.

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2.叠氮化钠(NaN3)是一种无色晶体,常见的两种制备方法为2NaNH2+N2O=NaN3+NaOH+NH3,3NaNH2+NaNO3=NaN3+3NaOH+NH3↑.
回答下列问题:
(1)氮所在的周期中,电负性最大的元素是F,第一电离能最小的元素是Li.
(2)基态氮原子的L层电子排布图为
(3)与N3-互为等电子体的分子为N2O(写出一种).依据价层电子对互斥理论,NO3-的空间构型为平面三角形.
(4)氨基化钠(NaNH2)和叠氮化钠(NaN3)的晶体类型为离子晶体.叠氮化钠的水溶液呈碱性,用离子方程式表示其原因:N3-+H2O$\stackrel{.}{?}$HN3+OH-
(5)N2O沸点(-88.49℃)比NH3沸点(-33.34℃)低,其主要原因是N2O分子间只存在范德华力,氨分子之间存在氢键,氢键作用较强.
(6)安全气囊的设计原理为6NaN3+Fe2O3$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$3Na2O+2Fe+9N2↑.
①氮分子中σ键和π键数目之比为1:2.
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③铁晶体为体心立方堆积,晶胞边长为a cm,该铁晶体密度为$\frac{112}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g•cm-3(用含a、NA的表达式表示,其中NA为阿伏加德罗常数).

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3.南海某小岛上,可利用的淡水资源相当匮乏,解放军战士为了寻找合适的饮用水源,对岛上山泉水进行分析化验,结果显示山泉水属于硬水.
(1)硬水是指含有较多Ca2+、Mg2+的水,硬水加热后产生沉淀的离子方程式为:Ca2++2HCO3-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO3↓+CO2↑+H2O或 Mg2++2HCO3- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO3↓+CO2↑+H2O MgCO3+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg(OH)2+CO2↑+H2O(写出生成一种沉淀物的即可).
(2)硬度为1°的水是指每升水含10mg CaO或与之相当的物质(如7.1mg MgO),已知水的硬度在8°以下的软水,在8°以上的称为硬水.已知岛上山泉水中c(Ca2+)=1.2×10-3mol/L,c(Mg2+)=6×l0-4 mol/L,那么此水是(填“是”或“否”)属于硬水.
(3)离子交换法是软化水的常用方法.聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂,写出聚丙烯酸钠单体的结构简式CH2=CHCOONa.
(4)解放军战士通常向水中加入明矾净水,请用离子方程式解释其净水原理:Al3++3H2O?Al(OH)3(胶体)+3H+
(5)岛上还可以用海水淡化来获得淡水.下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图,已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子,电极为惰性电极.请分析下列问题:

①阳离子交换膜是指B(填A或B).
②写出通电后阳极区的电极反应式2Cl--2e-═Cl2↑,阴极区的现象是:电极上产生气泡,溶液中出现少量白色沉淀.

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