【题目】某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回收利用并有效防止环境污染,设计如下工艺流程:
(1)酸浸后加入H2O2的目的是______,调pH的最适宜范围为______。
(2)调pH过程中加入的试剂最好是_________。
A.NaOH B.CuO C.NH3·H2O D.Cu2(OH)2CO3
(3)煮沸CuSO4溶液的原因是______。向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3,可以生成白色的CuCl沉淀,写出该反应的化学方程式________________。
(4)称取所制备的CuCl样品0.2500g置于一定量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后加水20 mL,用0.1000mol﹒L-1的Ce(SO4)2溶液滴定,到达终点时消耗Ce(SO4)2溶液25.00mL。有关的化学反应为Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+。计算该CuCl样品的质量分数_______________。
(5)在一定条件下用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=_________(用含a和b的代数式表示)。
【答案】将Fe2+氧化为Fe3+,便于调整pH使其与Cu2+分离 3.2≤pH<4.4 BD 除净溶液中的H2O2,避免影响下一步CuCl的生成 2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4 99.50% 2b×10-7/(a-2b)
【解析】
(1)电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物,酸浸后主要是溶解铜、铁等金属化合物,双氧水有强氧化性,能够将Fe2+氧化为Fe3+,便于调整pH值与Cu2+分离;
(2)为不引入新杂质,可以用氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜等调pH;
(3)双氧水有强氧化性,过量的H2O2除去可避免影响下一步CuCl的生成;亚硫酸钠具有还原性,能够把Cu2+还原为Cu+,据此写出反应的方程式;
(4)发生的反应有Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+,根据上述化学反应关系:CuCl~Fe2+~Ce4+进行计算求出纯CuCl的质量,再求样品的纯度;
(5)根据溶液中存在的电荷守恒关系2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),计算出c(CH3COO-)和c(H+),然后再计算出溶液中c(CH3COOH),最后计算出醋酸的Ka。
(1)电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物,酸浸后主要是溶解铜、铁等金属化合物,双氧水有强氧化性,能氧化还原性的物质,Fe2+具有还原性,酸浸后加入H2O2,Fe2+能被双氧水氧化为高价离子,便于调整pH值与Cu2+分离,调pH步骤中加入的试剂最好是加入某种物质除去溶液中的酸且不引进新的杂质,所以要加入氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜,当溶液的pH值4.4时,铜离子开始出现沉淀,当溶液的pH值为3.2时,三价铁离子沉淀完全,铜离子未产生沉淀,从而使三价铁离子和铜离子分离,因此调pH的最适宜范围为3.2≤pH<4.4;综上所述,本题答案是:将Fe2+氧化为Fe3+,便于调整pH使其与Cu2+分离;3.2≤pH<4.4。
(2)根据(1)分析可知调pH过程中加入的试剂最好是氧化铜或氢氧化铜或碱式碳酸铜等;综上所述,本题选BD。
(3)过氧化氢加热分解为水和氧气,将溶液中过量的H2O2除去可避免影响下一步CuCl的生成;因为CuSO4中+2价的铜能把Na2SO3中+4价的硫氧化成+6价的硫,向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3时生成白色的CuCl沉淀,反应的化学方程式为2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4;综上所述,本题答案是:除净溶液中的H2O2,避免影响下一步CuCl的生成;2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O ===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4。
(4)设样品中CuCl的质量为x,有关的化学反应为:Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+,则由化学反应方程式可知:CuCl~~~Fe2+~~~Ce4+,则有CuCl~Ce4+,因此:1:1= n(CuCl):(25.00×10-3×0.1000),所以n(CuCl)=2.50×10-3mol,则该样品CuCl的质量为2.50×10-3mol×99.5g/mol=0.24875g,所以0.2500g该样品CuCl的质量分数为0.24875g/0.2500g×100%=99.50%;综上所述,本题答案是:99.50%。
(5) 由电荷守恒:2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=2×b/2=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,根据电离平衡CH3COOH CH3COO-+ H+可知c(CH3COOH)=(a/2-b)mol/L, c(H+)=10-7mol/L, c(CH3COO-)= bmol/L,所以:Ka=10-7×b/(a/2-b)= 2b×10-7/(a-2b);综上所述,本题答案是:2b×10-7/(a-2b)。
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【题目】草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:MnO4—+H2C2O4+H+→Mn2++CO2↑+H2O(未配平)。用4 mL 0.001 mol/L KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol/L H2C2O4溶液,研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下:
(1)写出该反应的离子方程式______________________,该反应中每生成1molCO2 转移电子数为________ 。
(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响,使用实验_______和________(用I~IV表示,下同);如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验________和_________。
(3)对比实验I和IV,可以研究________对化学反应速率的影响,实验IV中加入1 mL蒸馏水的目的是______________________。
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【题目】I2在水中溶解度很小,在KI溶液中溶解度显著增大,其原因是I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3-的浓度c(I3-)与温度(T)的关系如图所示(曲线上的任一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是( )
A. 反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔH>0
B. 在上述平衡体系中加入CCl4,平衡不移动
C. 保持T1不变,若反应进行到d点时,一定有v正>v逆
D. T2℃时,在上述平衡体系中加入少量KI固体后,平衡常数K增加
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【题目】在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g)。平衡时测得A的浓度为0.50 mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再达平衡时,测得A的浓度降低为0.30 mol/L。下列有关判断错误的是 ( )
A. x+y<z B. 平衡向逆反应方向移动
C. B的转化率降低 D. C的体积分数下降
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【题目】海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如图:
―→
某化学兴趣小组将上述流程②③设计成如图所示:
已知②中发生反应的化学方程式为Cl2+2KI=2KCl+I2
回答下列问题:
(1)写出提取过程①③中实验操作名称:①____,③____。
(2)四氯化碳是____色、密度比水____的液体。Y中下层液体的颜色为___色,上层液体中溶质的主要成分为_____。
(3)从碘的四氯化碳溶液中得到碘需进行的操作是______。
(4)在操作①过程中,使用到的实验仪器有____(多选)。
A.试管 B.烧杯 C.玻璃棒 D.蒸发皿 E.漏斗 F.铁架台 G.分液漏斗
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【题目】工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇,反应方程式为CO2+3H2CH3OH + H2O,请回答下列问题:
(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示:
写出二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式_______________________________。
(2)如果只改变一个条件使上述反应的平衡常数K值变大,则该反应_____________。
A.一定向正反应方向移动 B.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C.一定向逆反应方向移动 D.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)其他条件相同,该甲醇合成反应在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同的时间后,CO2的转化率随反应温度的变化如图所示:
①在相同条件下,三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是____________。
②c点CO2的转化率高于b点,原因是_________________________________。
(4)常温常压下若反应的容器容积为2.0L,反应时间为4.0 min,容器里气体密度减少了2.0 g·,在这段时间内CO2平均反应速率为_____________。反应在t1时达到平衡,在这过程中c(CO2)随时间t变化的曲线如下图所示。保持其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1 L,请在下图中画出t1后c(CO2)随时间t变化的趋势曲线(假设在t2时达到平衡)_________。
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【题目】某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。
请回答:
Ⅰ.用如图所示装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是________(填序号)。
A.铝 B.石墨 C.银 D.铂
(2)N极发生反应的电极反应为________。
(3)实验过程中,SO42-________(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有__________________。
Ⅱ.用图所示装置进行第二组实验。实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料发现,高铁酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色。
(4)电解过程中,X极区溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-==Fe+4H2O和_____________。
(6)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应:2K2FeO4+3Zn===Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,该电池正极发生的反应的电极反应为________________。
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【题目】氮及其化合物的转化过程如下图所示。
下列分析合理的是( )
A. N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%
B. 催化剂a、b能提高反应的平衡转化率
C. 催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成
D. 在催化剂b表面形成氮氧键时,不涉及电子转移
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【题目】燃煤及工业废气中的SO2是形成酸雨的主要原因,消除SO2是减少酸雨形成的有效方法。完成下列问题:
(1)已知:4FeS2(s)+11O2(g)═2Fe2O3(s)+8SO2(g)△H=﹣3412.0kJmol﹣1
Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=﹣25.0 kJmol﹣1
2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=﹣221.0 kJmol﹣1
则2FeS2(s)+7O2(g)+3C(s)═2Fe(s)+3CO2(g)+4SO2(g)△H=_____kJmol﹣1。
(2)碱性NaClO2溶液脱硫法
SO2与碱性NaClO2溶液反应的离子方程式为2SO2+ClO2﹣+4OH﹣2SO42﹣+C1﹣+2H2O,已知pc=﹣lgc(SO2)。在刚性容器中,将含SO2的废气通入碱性NaClO2溶液中,测得pc与温度的关系如图所示。
由图分析可知,该脱硫反应是_____反应(填“放热”或“吸热”);若温度不变,增大压强,该脱硫反应的平衡常数K_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)燃料细菌脱硫法
①含FeS2的燃煤可用氧化亚铁硫杆菌(T.f)、氧化亚铁微螺菌(L.f)、氧化硫硫杆菌(T.t)进行脱硫,其脱硫过程如图所示:
已知:脱硫总反应为:FeS2+14Fe3++8H2O═2SO42﹣+15Fe2++16H+,
Ⅰ反应的化学方程式为:FeS2+6Fe3++3H2O═S2O32﹣+7Fe2++6H+;
写出Ⅱ反应的化学方程式_____。
②在上述脱硫反应中,氧化亚铁硫杆菌(T.f)与Fe3+的形成过程可视为下图所示的原电池:
该细胞膜为_____(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。该电池的正极电极反应式为_____。该方法在高温下脱硫效率大大降低,原因是_____。
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