工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。方法1:还原沉淀法。该法的工艺流程
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工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理。常用的处理方法有两种。 方法1:还原沉淀法。该法的工艺流程为CrO42-Cr2O72-Cr3+Cr(OH)3↓ 其中第①步存在平衡:2CrO42- (黄色)+2H+Cr2O72- (橙色)+H2O (1)若平衡体系的pH=2,该溶液显________色。 (2)能说明第①步反应达平衡状态的是__________。 a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同 b.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-) c.溶液的颜色不变 (3)第②步中,还原1 mol Cr2O72-离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。 (4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至_______。 方法2:电解法。该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。 (5)用Fe做电极的原因为__________________。 (6)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)_________________________________。溶液中同时生成的沉淀还有__________。 |
答案
(11分)(1)橙 (1分)(2)c (1分) (3)6 (2分)(4)5 (2分) (5)阳极反应为Fe-2e-=Fe2+,提供还原剂Fe2+ 2分 (6)2H++2e-=H2↑ ,Fe(OH)3 (3分) |
解析
试题分析:(1)若平衡体系的pH=2,这说明溶液显酸性,氢离子浓度增大,因此平衡正反应方向移动,所以该溶液显橙色。 (2)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。平衡时各种物质的浓度不再发生变化,但各种物质的浓度之间不一定满足某种关系,a不能说明;速率之比是相应的化学计量数之比,因此b中的关系始终是成立,不能说明,b不正确;颜色的深浅和浓度有关系,因此当溶液有色不再发生变化时,可以说明反应达到平衡状态,c正确,答案选c。 (3)在反应②中Cr元素的化合价从+6价降低到+3价,得到3个电子。铁元素的化合价从+2价升高到+3价,上去1个电子,则根据电子得失守恒可知n(Cr2O72-)×6=n(FeSO4•7H2O)×1,解得n(FeSO4•7H2O)=6mol。 (4)根据溶度积常数的表达式Ksp=c(Cr3+)·c3(OH—)=10-32可知,当溶液中c(Cr3+)=10-5mol/L时,溶液的c(OH-)==10-9 mol/L,因此c(H+)==10-5mol/L,所以pH=5,即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至5。 (5) Cr2O72—要生成Cr(OH)3沉淀,必需有还原剂,而铁做电极时,在阳极上可以失去电子产生Fe2+,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+。 (6)在电解池中阳离子在阴极得到电子,在溶液中由于H+得电子得能力强于Fe2+的,因此阴极是H+放电,电极反应式为2H++2e-=H2↑。随着电解的进行,溶液中的H+浓度逐渐降低,水的电离被促进,OH-浓度逐渐升高。由于Fe2+被Cr2O72—氧化生成Fe3+,当溶液碱性达到一定程度时就会产生Fe(OH)3沉淀。 点评:该题是中等难度的试题,也是高考中的常见题型和考点。试题综合性强,难易适中,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有助于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。注意相关知识的积累和总结,并能灵活运用即可。 |
举一反三
可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+ O2(g),在体积不变的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是 ( ) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2;②NO2和NO的物质的量浓度相等;③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2:2:1的状态;④混合气体的密度不再改变的状态;⑤混合气体的颜色不再改变的状态 |
已知图一表示的是可逆反应CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g) ΔH>0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系,图二表示的是可逆反应2NO2(g) N2O4(g)ΔH<0的浓度(c)随时间(t)的变化情况。下列说法正确的是
A.图一的t2时刻和和图二的t1时刻改变的条件都有可能是升高了温度或增大了压强 | B.若图二t1时改变的条件是增大压强,则混合气体的平均相对分子质量将减小 | C.图一表示在新条件下达到平衡时,v′(正)>v′(逆),图二表示在新条件下达到平衡时,v′(正)<v′(逆) | D.其它条件不变,分别使用不同催化剂上述反应的平衡常数均不变 |
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为了探索外界条件对反应:aX(g)+bY(g)cZ(g)的影响,将X和Y以物质的量之比为a:b开始反应,通过实验得到不同条件下达到平衡时Z的物质的量分数,实验结果如图所示。 下列判断正确的是
A.△H<0,a+b>c | B.△H>0,a+b<c | C.△H>0,a+b>c | D.△H<0,a+b<c |
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在一密闭容器中发生反应:2X(g)+Y(g)aZ(g) △H=QkJ·mol-1,开始按体积比2:1将X、Y充入反应器中,一定条件下发生反应。图甲和图乙是根据反应绘制的图像,下列有关说法正确的是
A.图甲,P1>P2,a < 3 | B.图甲,T1<T2,Q>0 | C.图乙,t1时表示恒温、恒压条件下,向平衡体系中充入一定量的Z气体 | D.图乙,如果a=3, t2时表示向体系中加入了催化剂 |
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下列图像与对应的叙述不正确的是
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