题目内容

某厂的酸性工业废水中含有一定量的Na＋、Al3＋、Fe3＋、Cu2＋、Cl－。该厂利用如图所示的工艺流程图，利用常见的气体氧化物、酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中生产出了氯化铁、氧化铝、NaCl晶体和金属铜，产生了很好的社会经济效益。

请填写下列空白：
(1)图中试剂1是________，试剂2是________。
(2)步骤1和步骤2所用到的玻璃仪器是________。
(3)步骤1反应的离子方程式为__________________________________。
(4)步骤3反应的离子方程式为__________________________________。
(5)从节约药品和环保方面考虑，步骤5所发生反应的离子方程式应为____________________________。

(1)废铁屑　稀盐酸
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯
(3)Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑
(4)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O
(5)AlO2＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3—

解析

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【化学–选修2：化学与技术】（15分）
重铬酸钠俗称红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)，是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备红矾钠的流程如下：

（1）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3可写成Na2O·SiO2，则Fe(CrO2)2可写成                          。
（2）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe(CrO2)2生成可溶于水的Na2CrO4，反应化学方程式如下：4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2 = 2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2。为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是                            。（写一种即可）
（3）已知CrO42－在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
2CrO42－+2H+= Cr2O72－+H2O；     3CrO42－+4H+= Cr3O102－+2H2O
① 往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是                                    。
② 混合溶液乙中溶质的化学式是                 。
（4）在含Cr2O72－废水中存在着平衡：Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+，请写出该平衡的平衡常数表达式K=       ，若继续加水稀释，平衡将    移动(填“正向”、“逆向”“不”)。
（5）请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应：
□Cr2O72－+□S2－+□H2O ——□Cr(OH)3+□S2O32－+□OH－

二氧化氯(ClO2)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，被称为“第4代消毒剂”。工业上可采用氯酸钠(NaClO3)或亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备ClO2。
（1）亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂，但在强酸性溶液中会发生歧化反应，产生ClO2气体，离子方程式为                                                。向亚氯酸钠溶液中加入盐酸，反应剧烈。若将盐酸改为相同pH的硫酸，开始时反应缓慢，稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是                                     。
（2）化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO2。用H2O2作还原剂制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是                                  。
（3）电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验。

①电源负极为      极(填A或B)：
②写出阴极室发生反应依次为：                       、
                           ；
③控制电解液H+不低于5mol/L，可有效防止因H+浓度降低而导致的ClO2﹣歧化反应。若两极共收集到气体22.4L(体积已折算为标准状况，忽略电解液体积的变化和ClO2气体溶解的部分)，此时阳极室与阴极室c(H+)之差为             。

工厂的工业废水，不可直接往江河湖海中排放，否则会造成严重公害。某河道两旁有甲、乙两厂，它们排出的工业废水各含有K＋、Fe3＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－、SO42－、NO3－、OH－中的四种。又知甲厂污水pH>7。
(1)甲厂污水中含有的四种离子可能是：_______________________________。
(2)乙厂污水中含有的四种离子可能是：______________________________。
(3)对乙厂废水进行处理，方法之一，可往废水中加入一定量的________(选填
“活性碳”“硫酸亚铁”或“铁粉”)，可以回收其中的金属__________(填
元素符号)。
(4)消除污染的另一种重要措施是将甲、乙两厂的废水按比例混合，可使废水中的________(填离子符号)转化为沉淀，从而大大降低污染程度。过滤后所得废水主要含________，可用于浇灌农田。

某工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2 O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO2，和Zn（干电池原料）。流程如下：

已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3，Al2(SO4)3的混合液。
②IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2O    MnO2+Zn +2H2SO4。
（1）A中属于还原产物的是             。
（2）加入MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是         ：C的化学式是           。
（3）该生产中除得到Na2SO4、S等副产品外，还可得到的副产品是            。
（4）副产品S可用于制硫酸，转化过程是：S→SO2→SO3→H2SO4。写出第二步转化的化学方程式           。
（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（ Na2SO4．10H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、          、
过滤、洗涤、干燥等。
（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿投料的质量比大约是          。

CuCl2溶液中的铜主要以Cu (H2O)42+、CuCl42-形式存在，它们间有如下转化关系：Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-CuCl42-(黄色)+4H2O；电解不同浓度的CuCl2溶液，均可看做Cu2+、Cl-直接放电。下图为电解浓度较大CuCl2溶液的装置，实验开始后，观察到丙中的KI-淀粉溶液慢慢变蓝。回答下列问题：
 
（1）甲电极的电极反应式为_________________。
（2）丙中溶液变蓝是乙电极产物与KI反应导致的，该反应的化学方程式为_________________。
（3）随电解的不断进行，U型管中溶液的颜色变化为__________；
A．由黄色变为浅蓝色    B．由蓝色变为浅黄色
溶液颜色变化的原因是_________________。
（4）当电解到一定程度，甲电极附近出现蓝色Cu(OH) 2絮状物。经测，甲电极附近溶液的pH＝a，此时甲电极附近溶液中c(Cu2+)＝______ mol·L-1。(已知：Cu(OH) 2的Ksp＝2.2×10-20)。
（5）电解较长时间后，丙中溶液的蓝色又会褪去，这是因为乙电极产物进一步将I2氧化为IO3-。该反应的离子方程式为______________。

含有农药、染料、酚、氰化物，以及引起色度、臭味的废水，常用化学氧化法进行处理，所用的氧化剂有氯类（如液氯、次氯酸钙、次氯酸钠等）和氧类（如空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等）。一个典型实例是用氯氧化法处理含有剧毒的氰化物（含CN－）的废水。在碱性条件下（pH＝8.5～11），氯气可将氰化物中CN－氧化为只有它毒性的氰酸盐（含CNO－）。
（1）写出含CN－废水用氯气氧化生成氰酸盐的离子方程式：________________________________________________________________。
（2）若向含CNO－的废水中再通入氯气，可使CNO－转化为无毒的气体，写出这个反应的离子方程式：______________________________________________。
（3）在用液氯不便的地区，可用漂白粉处理含CN－的废水，若将其氧化为CNO－，其离子方程式为__________________________________________。

常见的五种盐A、B、C、D、E，它们的阳离子可能是Na＋、NH4+、Cu2＋、Ba2＋、Al3＋、Ag＋、Fe3＋，阴离子可能是Cl－、NO3-、SO42-、CO32-，已知：
①五种盐均溶于水，水溶液均为无色。
②D的焰色反应呈黄色。
③A的溶液呈中性，B、C、E的溶液呈酸性，D的溶液呈碱性。
④若在这五种盐的溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液，只有A、C的溶液不产生沉淀。
⑤若在这五种盐的溶液中，分别加入氨水，E和C的溶液中生成沉淀，继续加氨水，C中沉淀消失。
⑥把A的溶液分别加入到B、C、E的溶液中，均能生成不溶于稀硝酸的沉淀。
请回答下列问题：
（1）五种盐中，一定没有的阳离子是____________；所含阴离子相同的两种盐的化学式是__________________。
（2）D的化学式为__________________，D溶液显碱性的原因是_________________(用离子方程式表示)。
（3）A和C的溶液反应的离子方程式是______________________________________；
E和氨水反应的离子方程式是____________________________________________。
（4）若要检验B中所含的阳离子，正确的实验方法是______________________________。

现有下列物质:①铜②蔗糖③CuO④NaHSO4 ⑤Ba（OH）2⑥氧气⑦盐酸⑧干冰⑨胆矾⑩水
（1）上述物质分类中不属于电解质的有                 （填序号），④在水溶液中的电离方程式为                          。
（2）碳酸钠俗名纯碱或苏打，在外观上与食盐相似。在一定条件下，上述物质中能用来区分碳酸钠与食盐的物质有              （填序号）。
（3）上述物质中有两种物质在水溶液中发生反应,其离子方程式为:H++OH-=H2O,则该反应的化学方程式为                         。
（4）向④ 溶液中缓缓滴加⑤ 溶液至混合溶液刚好呈中性时的离子方程式为：_______。
（5）上述物质中有四种物质在一定条件下相互作用可生成一种新物质—碱式碳酸铜［Cu2（OH）2 CO3]，请写出该反应的化学反应方程式________________      。

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