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19.工业含铬废水的处理原理是将Cr2O72-转化为Cr3+,再将Cr3+转化为沉淀.利用硫酸工业废气中的SO2处理含铬废水,既充分利用资源、以废治废,还能节约生产成本.
(1)工业上处理100L Cr2O72-含量为108mg•L-1的含铬废水,至少需要3.36L(标准状况)SO2
(2)已知:Ksp[Cr(OH)3]=1×10-30.室温下,除去被SO2还原所得溶液中的Cr3+(使其浓度小于1×10-6 mol•L-1),需调节溶液pH>6.
(3)三价铬Cr(Ⅲ)与双氧水反应可用于合成铬黄(PbCrO4).控制其他条件不变,调节反应温度,考察反应温度对Cr(Ⅲ)转化率的影响(如图所示).温度超过70℃时,Cr(Ⅲ)转化率下降的原因是较高温度下双氧水分解.
(4)光照下,草酸(H2C2O4)也能将Cr2O72-转化为Cr3+.化学式为Al2Fe(SO44的某发盐(毛发状,在空气中能被氧化)对该反应具有催化作用.为确定一瓶久置发盐的化学成分,学习小组进行如下实验:
取一定质量的发盐样品溶于足量的稀硫酸中,将溶液分为两等份.其中一份与酸性KMnO4溶液充分反应(反应后MnO4-被还原成Mn2+),消耗浓度为0.4000mol•L-1的KMnO4溶液20.00mL;往另一份溶液中加入足量稀氨水,在空气中微热并搅拌使之充分反应,待沉淀不再变化后过滤,将沉淀洗涤并充分灼烧后称量,得9.100g干燥固体粉末.
通过计算与合理猜想,推测该久置发盐的可能化学组成(请给出计算过程与推测理由).

分析 (1)由Cr2O72-~2Cr3+~6e-,SO2~SO42-~2e-,可得Cr2O72-~3SO2,根据关系式计算;
(2)根据Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)=1×10-30计算c(OH-),再结合水的离子积计算c(H+),根据pH=-lgc(H+)计算;
(3)温度升高过氧化氢分解平衡逆向进行;
(4)n(KMnO4)=0.4000mol/L×20ml×10-3L/ml=8.000×10-3mol,
n(Fe2+)=5×8.000×10-3mol=0.04000mol,依据发盐的化学式可知在久置的发盐中n(Al3+)=2×[0.04000mol+n(Fe3+)],
加入氨水后生成的干燥固体粉末中:
n(Al2O3)=0.04000mol+n(Fe3+
n(Fe2O3)=$\frac{1}{2}$[0.04000mol+n(Fe3+)]
102g/mol×[0.04000mol+n(Fe3+)]+160g/mol×$\frac{1}{2}$×[0.04000mol+n(Fe3+)]=9.10g
n(Fe3+)=001000mol
n(Al3+)=2×[0.04000mol+n(Fe3+)]=0.1000mol
n(SO42-)=2n(Al3+)=0.2000mol
久置的发盐中的阳离子所带电荷总数:3n(Al3+)+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=0.4100mol
而已知的阴离子所带电荷总数2n(SO42-)=0.4000mol<0.4100mol,由于发盐在空气中被氧化,故其中还可能存在0.01000molOH-或0.00500molCO32-,据此书写化学式.

解答 解:(1)100LCr2O72-含量为108mg•L-1的含铬废水中含Cr2O72-物质的质量=100L×108mg•L-1的=10800mg=10.8g,物质的量n(Cr2O72-)=$\frac{10.8g}{216g/mol}$=0.05mol,
根据电子转移守恒:Cr2O72-~3SO2~6e-
                             1         3
                        0.05mol     n
所以n=0.15mol,
标准状况下体积=22.4L/mol×0.15mol=3.36L,
故答案为:3.36;
(2)室温下,除去被SO2还原所得溶液中的Cr3+(使其浓度小于1×10-6mol•L-1),Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)=1×10-30,则c(OH-)=10-8mol/L,c(H+)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$=10-6mol/L,则pH=6,需调节溶液pH>6,
故答案为:>6;
(3)三价铬Cr(Ⅲ)与双氧水反应可用于合成铬黄(PbCrO4),发生的是氧化还原反应,图象分析可知反应达到平衡状态达到最大转化率,温度升高超过70℃时过氧化氢分解,使平衡逆向进行,Cr(Ⅲ)转化率下降,
故答案为:较高温度下双氧水分解;
(4)n(KMnO4)=0.4000mol/L×20ml×10-3L/ml=8.000×10-3mol,
n(Fe2+)=5×8.000×10-3mol=0.04000mol,依据发盐的化学式可知在久置的发盐中n(Al3+)=2×[0.04000mol+n(Fe3+)],
加入氨水后生成的干燥固体粉末中:
n(Al2O3)=0.04000mol+n(Fe3+
n(Fe2O3)=$\frac{1}{2}$[0.04000mol+n(Fe3+)]
102g/mol×[0.04000mol+n(Fe3+)]+160g/mol×$\frac{1}{2}$×[0.04000mol+n(Fe3+)]=9.10g
n(Fe3+)=001000mol
n(Al3+)=2×[0.04000mol+n(Fe3+)]=0.1000mol
n(SO42-)=2n(Al3+)=0.2000mol
久置的发盐中的阳离子所带电荷总数:3n(Al3+)+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=0.4100mol
而已知的阴离子所带电荷总数2n(SO42-)=0.4000mol<0.4100mol,由于发盐在空气中被氧化,故其中还可能存在0.01000molOH-或0.00500molCO32-
该发盐的可能组成为n(Al3+):[n(Fe2+)+n(Fe3+)]:n(OH-):n(SO42-)=0.1:0.05:0.01:0.2=10:5:1:20,化学式为:Al10Fe5(OH)(SO420
n(Al3+):[n(Fe2+)+n(Fe3+)]:n(CO32-):n(SO42-)=0.1:0.05:0.005:0.2=20:10:1:40,化学式为Al20Fe10(CO3)(SO440
答:该久置发盐的可能化学组成为Al10Fe5(OH)(SO420或Al20Fe10(CO3)(SO440

点评 本题考查了物质组成的实验探究、溶度积常数计算、化学式计算应用、氧化还原反应定量计算的分析判断,掌握基础是解题关键,题目难度较大.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:计算题

15.已知20g NaOH与100mL稀盐酸恰好完全反应,请回答:
(1)写出NaOH与盐酸反应的化学方程式:NaOH+HCl=NaCl+H2O.
(2)20gNaOH的物质的量是多少?
(3)稀盐酸中HCl的物质的量浓度是多少?

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.在如图1所示的物质转化关系中,甲是日常生活中常见的金属,乙、丙、丁是常见的气体单质.气体B与气体C相遇产生大量的白烟生成E,A是强碱,D的焰色为紫色 (部分反应物和生成物及水已略去).

请回答下列问题
(1)写出工业制备B的化学方程式N2+3H2$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH3
(2)写出常温下,A与甲反应的离子方程式2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑;
(3)图2装置为用排空气法收集气体的实验装置,当从N端通入气体时,可收集的气体有②④;(填数字编号)
①气体乙        ②气体丙       ③气体丁        ④气体B        ⑤气体C
(4)E中所含阳离子的检验方法为(包括实验步骤、现象及结论)取少许与试管中,加入NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝,证明含有NH4+
(5)A中所含阳离子的检验方法为(包括实验步骤、现象及结论)用洁净的铂丝蘸取A溶液,在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察,火焰呈紫色,证明含有K+

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.如图的装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴定管内盛放某种液体.挤压滴管的胶头,下列与实验事实不相符的是(  )
A.CO2(NaOH溶液)/无色喷泉B.NH3(H2O含石蕊)/红色喷泉
C.H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉D.HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

14.苯甲酸(无色针状晶体,熔点122.4℃)可广泛用于医药、染料载体、香料等,实验室用甲苯和高锰酸钾制备苯甲酸.反应方程式如图1:

已知有关化合物的相关数据如表所示:
化合物相对分子质量密度(g•cm-3溶解性沸点(℃)

甲苯
920.87难溶于水110.0
苯甲酸钾160-易溶于水-
苯甲酸1221.26微溶于水248.0
苯甲酸在100g水中的溶解度:0.18g(4℃),0.27g(18℃),2.2g(75℃).
合成:如图2(固定及加热装置略去)所示,在三颈烧瓶中加入4.23mL甲苯和100mL蒸馏水,瓶口装上温度计、电动搅拌器、冷凝管,慢慢开启电动搅拌器,加热至沸腾.经冷凝管上口分批加入21.30g高锰酸钾(过量),继续煮沸至甲苯层消失,回流液中不再出现油珠为止,得到反应混合物.
对反应混合物进行分离:①趁热过滤→②洗涤滤渣→③合并滤液和洗涤液→④冷却→⑤盐酸酸化→⑥过滤.
对粗产品苯甲酸进行提纯:①沸水溶解→②活性炭脱色→③趁热过滤→④冷却结晶→⑤过滤→⑥洗涤→⑦干燥.
请回答下列有关问题:
(1)实验中准确量取4.23mL甲苯所需仪器为酸式滴定管.
(2)冷凝管的上口是否需要塞上塞子否(填“是”或“否”),a处水流方向是进水(填“进水”或“出水”).
(3)高锰酸钾需要分批加入,请用化学反应速率观点说明理由避免反应过快,使反应液从回流管上端喷.
(4)在对粗产品苯甲酸进行提纯过程中,“③趁热过滤”的目的是除去活性炭,减少苯甲酸结晶析出;“④”的操作名称是冷却结晶;可证明“⑥洗涤”步骤已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液,加入用HNO3酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀已洗涤干净.
(5)干燥后称量得苯甲酸2.93g,则苯甲酸的产率为60%.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

4.I.已知ClO2是易溶于水难溶于有机溶剂的气体,常用于自来水消毒.实验室制备ClO2是用亚氯酸钠固体与氯气反应:2NaClO2+Cl2═2ClO2+2NaCl,装置如图所示:

(1)烧瓶内可发生的反应的化学方程式:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(2)B、C、E装置中的试剂依次为c、b、d
a、NaOH溶液  b、浓硫酸  c、饱和食盐水  d、CCl4    e、饱和石灰水
(3)以下装置既能吸收尾气又能防止倒吸的是②③⑤

II.用ClO2处理后的自来水中,ClO2的浓度应在0.10~0.80mg•L-1之间.用碘量法检测水中ClO2浓度的实验步骤如下:取100mL的水样加稀硫酸调节pH至1~3,加入一定量的碘化钾溶液,振荡,再加入少量指示剂后,用1.0×10-4mol•L-1的Na2S2O3溶液滴定(己知:2S2O32-+I2═S4O62-+2I-).
(4)加入的指示剂是淀粉溶液,达到滴定终点时的现象是滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色变为无色(或蓝色褪去),半分钟内不恢复原来的颜色
(5)碘化钾反应的离子方程式是2ClO2+8H++10I-=2Cl-+4H2O+5I2
(6)已知滴定终点时,消耗Na2S2O3溶液16.30mL,则水样中ClO2的浓度是0.22mg•L-1

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.一种气态烷烃和一种气态烯烃的混合物9g,其密度是相同条件下氢气密度的11.25倍,当混合气体通过足量溴水时,溴水增重4.2g,则这两种气态烃是(  )
A.甲烷和乙烯B.乙烷和乙烯C.甲烷和丙烯D.甲烷和丁烯

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.在乙酸、乙醇和浓硫酸混合物中,加入H218O,过一段时间后,18O还存在于(  )
A.乙醇分子中B.乙酸和乙酸乙酯分子中
C.乙醇和乙酸乙酯分子中D.乙酸分子中

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.若甲、丙为短周期、同一主族元素形成的单质,乙、丁都是由两种元素组成的化合物,它们之间有如图所示的转化关系,则满足条件的甲和丙可以为①钠和氢气 ②氟气和氧气 ③碳和硅 ④氯气和液溴(  )
A.①③B.①④C.D.②④

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