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【题目】“治污水”是“五水共治”工程中一项重要举措。

(1)某污水中的有机污染物为三氯乙烯 (C2HCl3),向此污水中加入一定浓度的酸性重铬酸钾(K2Cr2O7还原产物为Cr3+)溶液可将三氯乙烯除去,氧化产物只有CO2。写出该反应的离子反应方程式_____

(2)化学需氧量(COD)是水质测定中的重要指标,可以反映水中有机物等还原剂的污染程度。COD是指在一定条件下,用强氧化剂氧化水样中的还原剂及有机物时所消耗氧化剂的量,然后折算成氧化水样中的这些还原剂及有机物时需要氧气的量。某学习小组用重铬酸钾法测定某水样的COD。主要的实验装置、仪器及具体操作步骤如下:

操作步骤:

Ⅰ量取20.00mL水样于圆底烧瓶中,并加入数粒碎瓷片;Ⅱ量取10.00mL重铬酸钾标准溶液中加入到圆底烧瓶中,安装反应装置(如上图所示)。从冷凝管上口加入30.00mL的H2SO4—Ag2SO4溶液,混匀后加热回流2h,充分反应后停止加热。Ⅲ待反应液冷却后加入指示剂2滴,用硫酸亚铁铵溶液滴定多余重铬酸钾,至溶液由绿色变成红褐色。发生的化学反应方程式为Cr2O72-+14H++6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O。请回答:

①量取10.00mL重铬酸钾标准溶液用到的仪器是_______________(填仪器a或仪器b)。

②下列有关说法正确的是 _________________(用相应编号填写)。

A. 配制重铬酸钾标准溶液时所有需用到仪器有:天平(含砝码)、玻璃棒、烧杯和容量瓶

B. 滴定前锥形瓶、滴定管均需用蒸馏水洗后再用待取液进行润洗

C. 滴定时用左手控制旋塞,眼睛注视锥形瓶内液体颜色变化,右手摇动锥形瓶,使溶液向同一方向旋转

D. 加热回流结束后,未用蒸馏水冲洗冷凝管管壁,则滴定测得的硫酸亚铁铵体积偏小

③已知:重铬酸钾标准溶液的c(Cr2O72-)=0.02000mol·L-1,硫酸亚铁铵溶液的c(Fe2+)=0.01000 mol·L-1,滴定终点时所消耗的硫酸亚铁铵溶液的体积为18.00mL,则按上述实验方法,测得的该水样的化学需氧量COD=_______mg/L。

(3)工业上常用铁炭(铁屑和活性炭混合物)微电解法处理污水。保持反应时间等条件不变,测得铁碳混合物中铁的体积分数、污水溶液pH对污水COD去除率的影响分别如图1、图2 所示。

①由图1、图2可知下列推论不合理的是________________

A. 活性炭对污水中的还原性物质具有一定的吸附作用

B. 酸性条件下,铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极,溶液中有大量的Fe2+、Fe3+

C. 当铁碳混合物中铁的体积分数大于50%时,COD的去除率随着铁的质量分数增加而下降的主要原因是溶液中微电池数目减少

D. 工业降低污水COD的最佳条件为:铁的体积分数占50%;污水溶液pH约为3

②根据图2分析,COD的脱除率降低的原因可能为_______________________________

【答案】Cr2O72-+5H++C2HCl3=2CO2 +2Cr3++3H2O+3Cl- 仪器b CD 408.0 B 酸性条件下微电池反应更快,产生的更多的Fe2+、Fe3+;或者pH不断增大,溶液中的Fe3+不断生成沉淀,胶体微粒减少,胶体的吸附聚沉作用减弱

【解析】

1)某污水中的有机污染物为三氯乙烯(C2HCl3),向此污水中加入一定浓度的酸性重铬酸钾(K2Cr2O7还原产物为Cr3+)溶液可将三氯乙烯除去,氧化产物只有CO2,根据原子守恒、电荷守恒和电子得失守恒可知该反应的离子反应方程式为Cr2O72-+5H++C2HCl32CO2↑+2Cr3++3H2O+3Cl-

2)①重铬酸钾具有强氧化性,能腐蚀橡胶,所以量取10.00mL重铬酸钾标准溶液用到的仪器是酸式滴定管,答案选仪器b

A. 配制重铬酸钾标准溶液时所有需用到仪器有:天平(含砝码)、玻璃棒、烧杯和容量瓶,还需要胶头滴管,A错误;

B. 滴定前锥形瓶不能用待取液进行润洗,滴定管需用蒸馏水洗后再用待取液进行润洗,B错误;

C. 滴定时用左手控制旋塞,眼睛注视锥形瓶内液体颜色变化,右手摇动锥形瓶,使溶液向同一方向旋转,C正确;

D. 加热回流结束后,未用蒸馏水冲洗冷凝管管壁,导致剩余的重铬酸钾减少,则滴定测得的硫酸亚铁铵体积偏小,D正确;

答案选CD

③已知:重铬酸钾标准溶液的c(Cr2O72)=0.02000mol·L1,硫酸亚铁铵溶液的cFe2+)=0.01000 mol·L1,滴定终点时所消耗的硫酸亚铁铵溶液的体积为18.00mL,消耗硫酸亚铁铵的物质的量是0.00018mol,根据Cr2O72-+14H++6Fe2+6Fe3++2Cr3++7H2O可知剩余重铬酸钾的物质的量是0.00003mol,因此水消耗的重铬酸钾的物质的量是0.0002mol0.00003mol0.00017mol,转移电子的物质的量是0.00017mol×60.00102mol,根据电子得失守恒可知氧气的物质的量是0.00102mol÷40.000255mol,质量是8.16mg,则按上述实验方法,测得的该水样的化学需氧量COD8.16mg÷0.02L408.0mg/L

3)①A. 活性炭具有吸附性,因此活性炭对污水中的还原性物质具有一定的吸附作用,A正确;

B. 酸性条件下,铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极,失去电子转化为亚铁离子,因此溶液中不可能有大量的Fe3+B错误;

C. 当铁碳混合物中铁的体积分数大于50%时,COD的去除率随着铁的质量分数增加而下降的主要原因是溶液中微电池数目减少,导致亚铁离子的量减少,C正确;

D. 根据图像可知工业降低污水COD的最佳条件为:铁的体积分数占50%;污水溶液pH约为3D正确;

答案选B

②由于酸性条件下微电池反应更快,产生的更多的Fe2+Fe3+或者pH不断增大,溶液中的Fe3+不断生成沉淀,胶体微粒减少,胶体的吸附聚沉作用减弱,因此COD的脱除率降低。

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①此反应的化学平衡常数表达式为_________________________________

②在容积均为VL三个相同密闭容器中加入足量纳米级金属铁,然后分别充入amolCO2a molH2,三个容器的反应温度分别保持T1T2T3,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到tminCO的体积分数如图1所示,此时IIIIII三个容器中一定处于化学平衡状态的是___________(选填“”“”或“);制备“纳米级”金属铁的反应:ΔH4 _____ 0(填“>”或“<”)

③在T℃下,向某恒容密闭容器中加入3molCH4(g)2mol Fe2O3(s)进行上述反应,反应起始时压强为P0,反应进行至10min时达到平衡状态,测得此时容器的气体压强是起始压强的2倍。10 min内用Fe2O3(s)表示的平均反应速率为_______g·min1 T℃下该反应的Kp = _____________________T℃下若起始时向该容器中加入2molCH4(g)4mol Fe2O3(s)1molFe(s)2mol H2(g)2molCO(g),则起始时v ()______v () (”)

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③称量盛有碱石灰的 U 形管的质量,得到 b g

④从分液漏斗滴入 6 molL-1的硫酸,直到不再产生气体时为止;

⑤从导管 A 处缓缓鼓入一定量的空气;

⑥再次称量盛有碱石灰的 U 型管的质量,得到 c g

⑦重复步骤⑤和⑥的操作,直到 U 型管的质量基本不变,为 d g

请填空和回答问题:

1)第一个洗气瓶中氢氧化钠溶液的作用是____________________

2)装置中干燥管 B 的作用是_______________________________

3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸,测试的结果_________(填偏高、偏低或不变)。

4)步骤⑤的目的是_______________________________________

5)步骤⑦的目的是_________________________________________

6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为________________________

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D.在该体系中的任意一点都存在:c2(H+)=c(H+)·c(HSO3-)+2c(H+)c(SO32-)+Kw

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