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    利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(III)的处理工艺如下：

    其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。

    （1）实验室用18.4 mol·L―1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L―1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外，还需                       。

    （2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有                                、

                                          。(写出两个措施)

    （3）H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72―，写出此反应的离子方程式：

                                           。    

    （4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

    阳离子

    Fe3+

    Mg2+

    Al3+

    Cr3+

    开始沉淀时的pH

    2.7

    ——

    ——

    ——

    沉淀完全时的pH

    3.7

    11.1

    8

    9（＞9溶解）

     

    加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72―转化为CrO42―。滤液Ⅱ中阳离子主要有      ；但溶液的pH不能超过8，其理由是              。

    （5）钠离子交换树脂的反应原理为：Mn+＋nNaR→MRn＋nNa+，利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是                   。

    （6）写出上述流程中用SO2进行还原的化学方程式                          。

     

    （1）250mL容量瓶（1分）、量筒（1分）

    （2）升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等（3点中答到2点即给2分）

    （3）2Cr3+ + 3H2O2 + H2O＝  Cr2O72—+8H+（2分）

    （4）Na+、Mg2+、Ca2+（2分）

    pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2－，最终影响Cr(III)回收与再利用（2分）

    （5）Ca2+、Mg2+（2分）

    （6）3SO2 + 2Na2CrO4 +12H2O ＝2CrOH(H2O)5SO4↓+ Na2SO4+ 2NaOH （2分，

    或3SO2 + 2CrO42－ + 12H2O ＝ 2CrOH(H2O)5SO4↓+SO42－ + 2OH－）

    解析:（1）考查物质的量浓度的配制。根据所给的仪器可知，好缺少250ml容量瓶和量筒。

    （2）考查外界条件对反应速率的影响。可从温度，浓度和接触面积等角度进行考虑。

    （3）考查氧化还原反应方程式的配平，依据得失电子守恒进行配平。

    （4）根据沉淀时的pH值可以判断，当pH＝8时，溶液中的Fe3+、Al3+已经以氢氧化物沉淀的形成析出，溶液中的阳离子主要还有Na+、Mg2+、Ca2+。因为pH太高，会溶解氢氧化铝沉淀，影响其后续实验的分离和提纯。

    （5）根据钠离子交换树脂的反应原理可知，滤液中的Ca2+、Mg2+将被交换而除去。

    （6）根据物质反应前后的变化可知二氧化硫是用来还原溶液中的CrO42―，其还原产物是CrOH(H2O)5SO4，然后根据得失电子守恒配平即可。

     

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2011?闵行区二模）利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理．
    （1）染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2?，可以在碱性条件下加入铝粉除去（加热处理后的废水，会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体）．除去NO2?离子的离子方程式为
    2Al+OH-+NO2-+2H2O=2AlO2-+NH3?H2O
    2Al+OH-+NO2-+2H2O=2AlO2-+NH3?H2O
    ．
    （2）某工厂对制革工业污泥中Cr3+回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）：

    部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：
    阳离子 Fe3+ Fe2+ Mg2+ Al3+ Cu2+ Cr3+
    开始沉淀时的pH 1.9 7.0 -- -- 4.7 --
    沉淀完全时的pH 3.2 9.0 11.1 8 6.7 9 （＞9溶解）
    ①实验室用18.4mol/L的浓硫酸配制250mL 4.8mol/L的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和吸量管（一种能精确量取一定体积液体的仪器）外，还需
    250mL容量瓶、胶头滴管
    250mL容量瓶、胶头滴管
    ．
    ②酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是
    增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等
    增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等
    （答2点）．
    ③加入H2O2的作用是
    将Fe2+氧化成Fe3+，将Cr3+转变成较高价态的铬，以便于与杂质离子分离
    将Fe2+氧化成Fe3+，将Cr3+转变成较高价态的铬，以便于与杂质离子分离
    ．
    ④钠离子交换树脂的原理为：Mn++nNaR→MRn+nNa+，被交换的杂质离子是
    Ca2+、Mg2+
    Ca2+、Mg2+
    （选填：Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）．
    （3）印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3．腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol/L，请参照上表给出的数据和提供的试剂（可能用到的试剂：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu），简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤①
    通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+
    通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+
    ；②
    加入CuO调节溶液的pH至[3.2，4.7）
    加入CuO调节溶液的pH至[3.2，4.7）
    ；③过滤．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    当今水体的污染成为人们关注的焦点．利用化学原理可以对工厂排放的废水进行有效检测与合理处理．
    （1）废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素，农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43-，一般可以通过以下两种方法将其除去．
    ①方法一：将Ca（OH）2或CaO 投加到待处理的废水中，生成磷酸钙，从而进行回收．已知常温下Ksp[Ca3（PO4）2]=2.0×10-33，当处理后的废水中c（Ca2+）=2.0×10-7 mol?L-1时，溶液中c（PO43-）=
    5.0×10-7
    5.0×10-7
    mol?L-1．
    ②方法二：在废水中加入镁矿工业废水，就可以生成高品位的磷矿石--鸟粪石，反应的方程式为Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓．该方法中需要控制污水的pH为7.5～10.0，若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低．其原因可能为
    当pH高于10.7时，溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应，平衡向逆反应方向移动
    当pH高于10.7时，溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应，平衡向逆反应方向移动
    ；与方法一相比，方法二的优点为
    能同时除去废水中的氮，充分利用了镁矿工业废水
    能同时除去废水中的氮，充分利用了镁矿工业废水
    ．
    （2）染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2-，可在碱性条件下加入铝粉除去，加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体．现有1.0t含氮质量分数为0.035%的NO2-废水，用此法完全处理后生成的AlO2-的物质的量为
    50mol
    50mol
    ．
    （3）工业上也会利用铝粉除去含氮废水中的NO3-．现在处理100m3浓度为2.0×10-4mol?L-1的NaNO3溶液，加入一定量的2mol?L-1的NaOH溶液和铝粉，控制溶液pH在10.7左右，加热，使产生的气体全部逸出，当NaNO3反应掉一半时，测得氮气和氨气的体积比为4：1，求此过程中消耗铝的质量．（写出计算过程，无过程以0分计算）

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2012?江苏一模）利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理．某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）的工艺如下：
    其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+．
    （1）实验室用18.4mol?L-1的浓硫酸配制250mL 4.8mol?L-1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需
    250mL容量瓶、胶头滴管
    250mL容量瓶、胶头滴管
    ．
    （2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有
    升高反应温度
    升高反应温度
    、
    增大固体颗粒的表面积
    增大固体颗粒的表面积
    ．
    （3）H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72-，写出此反应的离子方程式：
    2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+
    2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+
    ．
    （4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：
    阳离子 Fe3+ Mg2+ Al3+ Cr3+
    开始沉淀时的pH 2.7 -- -- --
    沉淀完全时的pH 3.7 11.1 8 9（＞9溶解）
    加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72-转化为CrO42-．滤液Ⅱ中阳离子主要有
    Na+、Mg2+、Ca2+
    Na+、Mg2+、Ca2+
    ；但溶液的pH不能超过8，其理由是
    pH超过8会使部分Al（OH）3溶解生成AlO2-，最终影响Cr（III）回收与再利用
    pH超过8会使部分Al（OH）3溶解生成AlO2-，最终影响Cr（III）回收与再利用
    ．
    （5）钠离子交换树脂的反应原理为：Mn++nNaR→MRn+nNa+，利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是
    Ca2+、Mg2+
    Ca2+、Mg2+
    ．
    （6）写出上述流程中用SO2进行还原的化学方程式
    3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH（H2O）5SO4↓+Na2SO4+2NaOH
    3SO2+2Na2CrO4+12H2O=2CrOH（H2O）5SO4↓+Na2SO4+2NaOH
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

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    I．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理．用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝（除NOx）技术．其脱硝机理如图甲，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图乙所示．
    ①写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式
     
    ．
    ②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件
     
    ．
    Ⅱ．有学者设想以图丙所示装置用电化学原理将燃煤烟气中的CO2、SO2转化为重要化工原料．
    若A为SO2，B为O2，C为H2SO4．科研人员希望每分钟从C处获得50mL 10mol/L H2SO4，则A处通入烟气（SO2的体积分数为1%）的速率为
     
    L/min（标准状况）．
    Ⅲ．（1）图是丁1mol NO2（g）和1mol CO（g）反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是
     
    ，△H的变化是
     
    （填“增大”、“减小”、“不变”）．
    （2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
    ①CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H=+49.0kJ?mol-1
    ②CH3OH（g）+
    12
    O2（g）═CO2（g）+2H2（g）△H=-192.9kJ?mol-1
    又知③H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ?mol-1
    则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为
     
    ．
    写出甲醇燃料电池在酸性条件下的负极电极反应式
     
    ．

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    科目：高中化学 来源：江苏省2010届高三年级第一次模拟考试化学试题 题型：填空题

    （10分）利用化学原理可以对工厂排放的废水进行有效检测和合理处理。

    （1）染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2-，可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO2-离子的离子方程式是 

                         ▲                 。

    （2）废水中的N、P元素是造成水体富营养化的主要因素，农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43-，一般可以通过两种方法将其除去。

    ①方法一：将Ca(OH)2或CaO投加到待处理的废水中，生成磷酸钙，从而进行回收。当处理后的废水中c（Ca2+）=2×10-7mol/L时，溶液中c（PO43-）=         ▲       

     (已知常温时，ＫSP［Ca3（PO4）2］=2×10-33)

    ②方法二：在废水中加入镁矿工业废水，就可以生成高品位的磷矿石——鸟粪石，反应的方程式为Mg2++ NH4++ PO43-= MgNH4 PO4。该方法中需要控制污水的pH为7.5-10，若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低。其原因可能是            ▲            。与方法一相比，方法二的优点是                      ▲                         。

    （3）三氯乙烯在印刷、纺织等行业应用广泛，为了减少其对环境的影响，可将三氯乙烯在二氧化钛薄膜上催化降解，其反应的机理如下：

     该反应的总化学方程式为              ▲            。

     

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