题目内容
【题目】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)的处理工艺流程如下:
已知:①硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
②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+ |
沉淀完全时的pH | 3.7 | 11.1 | 5.4(>8溶解) | 9(>9溶解) |
(1)实验室用18.4 mol·L-1的浓硫酸配制480 mL 2 mol·L-1的硫酸,需量取浓硫酸___mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需____________________________。
(2)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:
___________________________________________。
(3)加入NaOH溶液使溶液呈碱性,既可以除去某些杂质离子,同时又可以将Cr2O72-转化为__________(填微粒的化学式)
(4)钠离子交换树脂的反应原理为:Mn+ + n NaR = MRn + n Na+,则利用钠离子交换树脂可除去滤液Ⅱ中的金属阳离子有__________________。
(5)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式______________________________。
(6)沉淀滴定法是测定粒子浓度的方法之一,为了测定某废水中SCN-浓度,可用标准AgNO3溶液滴定待测液,已知:
银盐性质 | AgCl | AgI | AgCN | Ag2CrO4 | AgSCN |
颜色 | 白 | 黄 | 白 | 砖红 | 白 |
Ksp | 1.8×10-10 | 8.3×10-17 | 1.2×10-16 | 3.5×10-11 | 1.0×10-12 |
滴定时可选为滴定指示剂的是____(选填编号),滴定终点现象是________________________。
A.NaCl B.K2CrO4 C.KI D.NaCN
【答案】 54.3 500mL容量瓶、胶头滴管 2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+ CrO42- Mg2+、Ca2+ 2CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42- +2OH- B 当滴入最后一滴标准液时,沉淀由白色变为砖红色,且半分钟内沉淀颜色不再改变
【解析】试题分析:本题以制革工业污泥中Cr(III)处理的流程为载体,考查流程的分析,物质的量浓度溶液的配制,方程式的书写,沉淀滴定实验,溶度积的应用。
(1)根据“大而近”的原则,配制480mL溶液应选用500mL容量瓶。根据c(浓溶液)V(浓溶液)=c(稀溶液)V(稀溶液),18.4mol/LV(浓H2SO4)=2mol/L500mL,解得V(浓H2SO4)=54.3mL,需要量取浓硫酸54.3mL。配制的实验步骤为:计算→量取→稀释→冷却→转移→洗涤→初步振荡→定容→摇匀→装瓶贴标签,配制时所用的玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需500mL容量瓶、胶头滴管。
(2)H2O2将Cr3+氧化成Cr2O72-,H2O2被还原,反应可写成H2O2+Cr3+→Cr2O72-,根据得失电子守恒配平为3H2O2+2Cr3+→Cr2O72-,结合原子守恒、电荷守恒以及滤液I呈酸性,H2O2将Cr3+氧化的离子方程式为3H2O2+2Cr3++H2O=Cr2O72-+8H+。
(3)根据各金属阳离子形成沉淀的pH,加入NaOH溶液调pH=8,将Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去;同时将Cr2O72-转化为CrO42-,反应可表示为Cr2O72-+2OH-=2CrO42-+H2O。
(4)加入NaOH溶液调pH=8除去了浸取液中的Fe3+和Al3+,根据浸取液中含有的金属阳离子,利用钠离子交换树脂除去滤液II中的金属阳离子为Mg2+、Ca2+。
(5)根据流程加入SO2将CrO42-还原为Cr(OH)(H2O)5SO4,SO2被氧化成SO42-,反应可写成SO2+CrO42-→Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-,S元素的化合价由+4价升至+6价,Cr元素的化合价由+6价降至+3价,根据得失电子守恒配平为3SO2+2CrO42-→2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-,结合原子守恒、电荷守恒和溶液呈碱性,写出离子方程式为3SO2+2CrO42-+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-+2OH-。
(6)A,若选择NaCl作指示剂,AgCl、AgSCN的颜色都是白色,无法判断滴定终点;B,若选用K2CrO4作指示剂,Ksp(Ag2CrO4) Ksp(AgSCN),滴入AgNO3先与SCN-形成沉淀,当SCN-沉淀完全,滴入一滴AgNO3溶液与K2CrO4产生砖红色沉淀,可判断滴定终点;C,若选用KI作指示剂,Ksp(AgI)
Ksp(AgSCN),AgSCN与AgI类型相同,更易形成AgI沉淀,无法判断滴定终点;D,若选用NaCN作指示剂,由于Ksp(AgCN)
Ksp(AgSCN),AgSCN与AgCN类型相同,更易形成AgCN沉淀,且AgCN、AgSCN的颜色都是白色,无法判断滴定终点;选用K2CrO4作为指示剂,答案选B。终点实验现象为:当滴入最后一滴标准液时,沉淀由白色变为砖红色,且半分钟内沉淀颜色不再改变。
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【题目】用H2O2、KI和洗洁精可完成“大象牙膏”实验(短时间内产生大量泡沫),某同学依据文献资料对该实验进行探究。
(1)资料1:KI在该反应中的作用:
H2O2+I-=H2O+IO-;H2O2+IO-=H2O+O2↑+I-。总反应的化学方程式是________________。
(2)资料2:H2O2分解反应过程中能量变化如图所示,其中①有KI加入,②无KI加入。下列判断正确的是___________(填字母)。
a. 加入KI后改变了反应的路径
b. 加入KI后改变了总反应的能量变化
c. H2O2+I-=H2O+IO-是放热反应
(3)实验中发现,H2O2与KI溶液混合后,产生大量气泡,溶液颜色变黄。再加入CCl4,振荡、静置,气泡明显减少。
资料3:I2也可催化H2O2的分解反应。
①加CCl4并振荡、静置后还可观察到___________,说明有I2生成。
②气泡明显减少的原因可能是:i. H2O2浓度降低;ii. ________。以下对照实验说明i不是主要原因:向H2O2溶液中加入KI溶液,待溶液变黄后,分成两等份于A、B两试管中。A试管加入CCl4,B试管不加CCl4,分别振荡、静置。观察到的现象是_____________。
(4)资料4:I-(aq)+I2(aq)I3-(aq) K=640。
为了探究体系中含碘微粒的存在形式,进行实验:向20 mL一定浓度的H2O2溶液中加入10mL 0.10mol·L-1 KI溶液,达平衡后,相关微粒浓度如下:
微粒 | I- | I2 | I3- |
浓度/(mol·L-1) | 2.5×10-3 | a | 4.0×10-3 |
①a=__________。
②该平衡体系中除了含有I-,I2,I3-外,一定还含有其他含碘微粒,理由是________________。