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【题目】水体砷污染已成为一个亟待解决的全球性环境问题,我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O8)去除废水中的正五价砷[As(Ⅴ)],其机制模型如下。

零价铁活化过硫酸钠去除废水中As(Ⅴ)的机制模型

资料:

Ⅰ.酸性条件下SO4·为主要的自由基,中性及弱碱性条件下SO4·和·OH同时存在,强碱性条件下·OH为主要的自由基。

Ⅱ.Fe2+、Fe3+形成氢氧化物沉淀的pH

离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe2+

7.04

9.08

Fe3+

1.87

3.27

(1)砷与磷在元素周期表中位于同一主族,其原子比磷多一个电子层。

① 砷在元素周期表中的位置是______

② 砷酸的化学式是______,其酸性比H3PO4______(填“强”或“弱”)。

(2)零价铁与过硫酸钠反应,可持续释放Fe2+,Fe2+与S2O82反应生成Fe3+和自由基,自由基具有强氧化性,利于形成Fe2+和Fe3+,以确保As(Ⅴ)去除完全。

①S2O82中S的化合价是______

②零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是______

③Fe3+转化为Fe2+的离子方程式是______

(3)不同pH对As(Ⅴ)去除率的影响如图。5 min内pH = 7和pH = 9时去除率高的原因是______

【答案】第4周期、第ⅤA族 H3AsO4 +7 Fe+ S2O82 == Fe 2+ +2SO42 Fe+ 2Fe 3+ == 3Fe 2+ pH = 7和pH = 9时,产生了具有强氧化性的SO4·和·OH,利于生成Fe2+和Fe3+,pH = 7和pH = 9时,Fe2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3,与As(Ⅴ)发生共沉淀,有效去除As(Ⅴ)

【解析】

1)①磷核电荷数为15,在元素周期表中的位置是第3周期、第ⅤA族;

②磷酸的化学式为H3PO4,同主族元素核电荷数越大,非金属性越弱,其最高价氧化物水化物的酸性越弱;

2)零价铁与过硫酸钠反应,可持续释放Fe2+Fe2+S2O82反应生成Fe3+和自由基,自由基具有强氧化性,利于形成Fe2+Fe3+,以确保As()去除完全。

S2O82中氧元素为-2价,设S的化合价是x,结合正负化合价代数和为-2计算;

②零价铁与过硫酸钠反应生成Fe2+SO42-,结合守恒法写出发生反应的离子方程式;

FeFe3+还原为Fe2+,结合守恒法写出发生反应的离子方程式;

3)由模型可知pH = 7pH = 9时产生了强氧化性的O4··OH,有利于Fe的氧化,pH = 7pH = 9Fe2+Fe3+完全转化为Fe(OH)2Fe(OH)3,易除去;

1)①磷核电荷数为15,在元素周期表中的位置是第3周期、第ⅤA族,则砷在元素周期表中的位置是第4周期、第ⅤA族;

砷酸中砷元素的化合价为+5价,其化学式是H3AsO4,因As非金属性比P弱,则其酸性比H3PO4弱;

2)①S2O82中氧元素为-2价,设S的化合价是x2x+-2×8=-2,解得x=+7,即S2O82S的化合价是+7

②零价铁与过硫酸钠反应生成Fe2+SO42-,则发生反应的离子方程式为Fe+ S2O82 == Fe 2+ +2SO42

FeFe3+还原为Fe2+,发生反应的离子方程式为Fe+ 2Fe 3+ == 3Fe 2+

3)结合零价铁活化过硫酸钠去除废水中As()的机制模型可知,因pH = 7pH = 9时,产生了具有强氧化性的SO4··OH,利于生成Fe2+Fe3+pH = 7pH = 9时,Fe2+Fe3+形成Fe(OH)2Fe(OH)3,与As()发生共沉淀,有效去除As(),故5 minpH = 7pH = 9时去除率高。

练习册系列答案
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【题目】下列说法正确的是(  )

A. 粗铜电解精炼时,粗铜、纯铜依次分别作阴极、阳极

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C. 室温下,稀释0.1 mol/L NH4Cl溶液,溶液中增大

D. 向BaCO3、BaSO4的饱和溶液中加入少量BaCl2,溶液中减小

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A. 2a2a1=197 kJ B. 2a2a1<197 kJ

C. a2a1>197 kJ D. 197 kJ>a1=2a2

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【题目】以下为氨气部分用途

下列有关叙述错误的是

A.NH4NO3是常用化肥

B.在硝酸工业中氮元素的化合价变化情况:-3→2→4→5

C.NH3NO2在一定条件下发生氧化还原反应,其化学方程式:8NH36NO27N212H2O

D.NH3在氮肥工业中氮元素被还原,而在硝酸工业中氮元素被氧化

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【题目】ABCX为中学化学常见物质,ABC含有相同元素甲,一定条件下可以发生如下转化(水参与的反应,水未标出)。

1)符合上述转化关系的AXBC____________________(填字母代号)

a.NaOHCO2Na2CO3NaHCO3 b.NaO2Na2ONa2O2

c.NH3 O2 NO NO2 d.FeCl2 FeCl2 FeCl3

2X为无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,则C_________________(填化学式)。若B中混有少量C杂质,除杂的化学方程式为_________________

3C为红棕色气体,则A_______________(填化学式),若A的水溶液显碱性,写出A→B的化学方程式______________________________BC可相互转化,写出C→B的化学方程式_____________________________

4)若C为淡黄色固体,则B___________,写出C在潜水艇中作为供氧剂牵涉的两个反应方程式__________________

5)除(1)涉及的转化外,再写出一组符合转换关系的AXBC ____ (填化学式)。

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【题目】、Cr3+对环境具有极强的污染性,含有、Cr3+的工业废水常采用NaOH沉淀方法除去。

已知:①常温下,Cr3+完全沉淀(c≤1.0×105 mol· L1) 时,溶液的pH为5;NaOH过量时Cr(OH)3溶解生成:Cr3++3OHCr(OH)3+H++H2O。②还原产物为Cr3+。③lg3.3=0.50。

请回答下列问题:

(1)常温下,Cr(OH)3的溶度积常数Ksp[Cr(OH)3]=___________

(2)常温下,向50 mL 0.05 mol·L1的Cr2(SO4)3溶液中加入1.0 mol·L1的NaOH溶液50 mL,充分反应后,溶液pH为______

(3)为了测定工业废水中Na2Cr2O7的浓度,进行如下步骤:

Ⅰ.取100 mL滤液;

Ⅱ.用c mol·L1的标准KMnO4酸性溶液滴定b mL一定浓度的FeSO4溶液,消耗KMnO4溶液b mL;

Ⅲ.取b mL滤液,用上述FeSO4溶液滴定,达到滴定终点时,消耗d mL FeSO4溶液。

①步骤Ⅱ中的滴定过程应选用_______(填“酸式”或“碱式”)滴定管,滴定管装液前的操作是_______

②步骤Ⅲ的滤液中Na2Cr2O7的含量为_______mol·L1

(4)根据2+2H++H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,图中右侧电极连接电源的______极,其电极反应为_______________

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【题目】下表为元素周期表的一部分,请回答有关问题:

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

2

3

4

(1)⑤的元素符号是______________

(2)元素的最高价氧化物的电子式是_________________,元素的某种烃A分子的球棍模型为,则A分子中最多有______个原子共平面。

(3)元素的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为:____________________

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A. X0.2 mol·L1

B. Y0.1 mol·L1

C. Z0.3 mol·L1

D. Z0.1 mol·L1时,Y0.45 mol·L1

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