题目内容
【题目】过二硫酸钠(Na2S2O8)也叫高硫酸钠,可用于废气处理及有害物质氧化降解.用(NH4)2S2O8溶液和一定浓度的NaOH溶液混合可制得Na2S2O8晶体,同时还会放出氨气。某化学兴趣小组利用该原理在实验室制备Na2S2O8晶体(装置如图所示).
已知:反应过程中发生的副反应为2NH3+3Na2S2O8+6NaOH6Na2SO4+6H2O+N2
(1)图中装有NaOH溶液的仪器的名称为___,反应过程中持续通入氮气的目的是___。
(2) (NH4)2S2O8可由电解硫酸铵和硫酸的混合溶液制得,写出电解时阳极的电极反应式:___。
(3)Na2S2O8溶于水中,会发生一定程度的水解,最终仅生成H2SO4、Na2SO4和另一种常温下为液态且具有强氧化性的物质,写出该反应的化学方程式:___。
(4)Na2S2O8具有强氧化性,该兴趣小组设计实验探究不同环境下Na2S2O8氧化性的强弱。将MnSO4H2O(1.69g)与过量Na2S2O8(10g)溶于水中形成的混合溶液煮沸3min,观察并记录加入试剂时和加热过程中的现象(如表格所示)。
环境 | 调节溶液氧化环境时的现象 | 加热煮沸3min期间产生的现象 |
中性 | 加入VmL蒸馏水,无明显现象 | 30s时开始有大量气泡冒出,3min后溶液变深棕色,溶液中有悬浮小颗粒 |
碱性 | 加入VmL某浓度的NaOH溶液,瞬间变为棕色(MnO2) | 10s后溶液逐渐变为深紫色(MnO4-),没有明显冒气泡现象 |
酸性 | 加入VmL稀H2SO4无明显现象 | 煮沸3min后,有气泡冒出 |
①在___(填“中性”“酸性”或“碱性”)条件下,Na2S2O8的氧化能力最强。
②中性氧化时,会产生大量气泡,其原因为___。
③若用0.1molL-1的H2O2溶液滴定碱性氧化反应后的溶液(先将溶液调至酸性再滴定),滴定终点时的现象为___;达到滴定终点时,消耗H2O2溶液的体积为V1rnL。则碱性氧化后的溶液中NaMnO4的质量为___ g(用含V1的代数式表示,5H2O2~2)。
【答案】分液漏斗 将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出,减少副反应的发生 2-2e- ==
Na2S2O8+2H2O==H2SO4+Na2SO4+ H2O2 碱性 2H2O2
2H2O+O2↑ 当滴入最后一滴H2O2溶液时,溶液由紫色变为无色,且在半分钟内不变色 5.68×10-3V1
【解析】
(1)~(3)(NH4)2S2O8溶液和一定浓度的NaOH溶液混合,发生复分解反应,生成Na2S2O8和NH3,由于发生副反应2NH3+3Na2S2O8+6NaOH6Na2SO4+6H2O+N2,所以在反应过程中需不断往反应液中通N2将NH3尽快排出,以减少副反应的发生;也可用电解法制(NH4)2S2O8,在阳极
被氧化为
;
在水溶液中能发生一定程度的水解,生成
H2SO4、Na2SO4和H2O2。
(4)在中性溶液中,煮沸后,能将Mn2+氧化为MnO2,MnO2促进H2O2分解生成O2;在碱性溶液中,
能将Mn2+逐渐氧化为MnO2,煮沸后继续氧化生成
;在酸性溶液中,
未将Mn2+氧化,只是煮沸后H2O2分解生成O2。
(1)图中装有NaOH溶液的仪器的名称为分液漏斗;依分析可知,为防NH3被氧化,应将生成的NH3从反应装置内尽快排出,所以反应过程中持续通入氮气的目的是将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出,减少副反应的发生。答案为:分液漏斗;将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出,减少副反应的发生;
(2)电解时,由生成
,O元素的价态部分升高,所以电解时阳极的电极反应式:2
-2e- ==
。答案为:2
-2e- ==
;
(3)另一种常温下为液态且具有强氧化性的物质应为H2O2,则最终仅生成H2SO4、Na2SO4H2O2,该反应的化学方程式:Na2S2O8+2H2O==H2SO4+Na2SO4+ H2O2。答案为:Na2S2O8+2H2O==H2SO4+Na2SO4+ H2O2;
(4)①由信息知,在碱性溶液中,能将Mn2+逐渐氧化为MnO2,煮沸后继续氧化生成
;所以在碱性条件下,Na2S2O8的氧化能力最强。答案为:碱性;
②中性氧化时,会产生大量气泡,其原因为2H2O22H2O+O2↑。答案为:2H2O2
2H2O+O2↑;
③碱性氧化反应后的溶液为NaMnO4,呈深紫色,滴定终点时生成无色的Mn2+,所以滴定终点时的现象为当滴入最后一滴H2O2溶液时,溶液由紫色变为无色,且在半分钟内不变色;达到滴定终点时,依据关系式5H2O2~2,可求出n(
)=
,m(
)=
=5.68×10-3V1g。答案为:当滴入最后一滴H2O2溶液时,溶液由紫色变为无色,且在半分钟内不变色;5.68×10-3V1。

【题目】欲降低废水中重金属元素铬的毒性,可将转化为Cr(OH)3沉淀除去。几种金属离子生成沉淀的pH如下表。
阳离子 | Fe3+ | Fe2+ | Al3+ | Cr3+ |
开始沉淀时的pH | 1.9 | 7.0 | —— | —— |
沉淀完全时的pH | 3.2 | 9.0 | 9(>9溶解) | 8 |
(1)某含铬废水处理的主要流程如下图所示:
①初沉池中加入明矾作沉降剂,其作用的原理是(用离子方程式表示)______________________________。
②请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式:____+____
+____===____Cr3++____
+____H2O。
③根据“沉淀法”和“中和法”的原理,向沉淀池中加入NaOH溶液,此过程中发生主要反应的离子方程式是:H++OH-===H2O和_______________________________。证明Cr3+沉淀完全的方法是_____________________________________________________________。
(2)工业可用电解法来处理含的废水。实验室利用如图模拟处理含
的废水,阳极反应是Fe-2e-===Fe2+,阴极反应式是2H++2e-===H2↑。
①Fe2+与酸性溶液中的反应的离子方程式是______________________________。
② 若溶液中含有0.01 mol ,则阳离子全部生成的沉淀的物质的量是______mol。