题目内容
【题目】经检测某工厂的酸性废水中所含离子及其浓度如下表所示:
离子 | Fe3+ | Cu2+ | SO42- | Na+ | H+ |
浓度/(mol/L) | 2×10-3 | 1×10-3 | 1×10-2 | 2×10-3 |
(1)c(H+)= mol/L。
(2)为了减少污染并变废为宝,工程师们设计了如下流程,回收铜和绿矾(FeSO4·7H2O)。
① 工业废水中加入铁粉后,反应的离子方程式为:
Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu、 、 。
② 试剂B是 。
③ 操作③是蒸发浓缩、冷却结晶、 ,最后用少量冷水洗涤晶体,在低温下干燥。
④ 通过检验溶液D中Fe3+来判断废水中Fe3+是否除尽,实验方法是 。
⑤ 获得的FeSO4·7H2O需密闭保存,原因是 。
⑥ 上述1000 L废水经处理,可获得 FeSO4·7H2O的物质的量是 mol。
【答案】(1)0.01
(2)① Fe +2Fe3+ == 3Fe2+ Fe +2H+ == Fe2+ +H2↑ ② 硫酸 ③ 过滤
④ 取少量D中溶液于试管中,滴加1滴KSCN溶液,不出现红色,说明废水中Fe3+除尽
⑤ FeSO4有还原性,易被氧化(或FeSO4·7H2O失去结晶水)⑥ 12
【解析】
试题(1)根据电荷守恒知,c(H+)+3 c(Fe3+)+2 c(Cu2+ )+ c(Na+)= c(OH-)+2 c(SO42-),废水呈强酸性,氢氧根浓度很小,计算时可忽略,代入题给数据计算得c(H+)=0.01 mol/L;
(2) ① 工业废水中含有硫酸铜、硫酸铁和硫酸,加入铁粉后,反应的离子方程式为:Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu、Fe +2Fe3+ == 3Fe2+ 、Fe +2H+ == Fe2+ +H2↑。② 过滤,固体C为铁和铜的混合物,加入过量硫酸,过滤,得铜和硫酸亚铁溶液,故试剂B是硫酸。③ 操作③是从溶液中获得晶体的操作,为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,最后用少量冷水洗涤晶体,在低温下干燥。④Fe3+的检验用KSCN溶液,故判断废水中Fe3+是否除尽,实验方法是取少量D中溶液于试管中,滴加1滴KSCN溶液,不出现红色,说明废水中Fe3+除尽。⑤ Fe2+易被氧化,绿矾晶体易失去结晶水,故FeSO4·7H2O需密闭保存,原因是FeSO4有还原性,易被氧化(或FeSO4·7H2O失去结晶水)。⑥ 1000 L废水中n(Fe3+)=2mol,560g铁粉的物质的量为10mol,根据铁元素守恒知,经上述处理,可获得 FeSO4·7H2O的物质的量是12mol。
【题目】氮的固定一直是科学家研究的重要课题,合成氨则是人工固氮比较成熟的技术,其原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H
(1)已知破坏1mol共价键需要的能量如表所示
H-H | N-H | N-N | N≡N |
435.5kJ | 390.8kJ | 163kJ | 945.8kJ |
则△H=__________。
(2)在恒温、恒压容器中,按体积比1:3加入N2和H2进行合成氨反应,达到平衡后,再向容器中充入适量氨气,达到新平衡时,c(H2)将__________(填“增大”、“减小”、或“不变”,后同);若在恒温、恒容条件下c(N2)/c(NH3)将________。
(3)在不同温度、压强和使用相同催化剂条件下,初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol 时,平衡混合物中氨的体积分数(φ)如图所示。
①其中,p1、p2和p3由大到小的顺序是_______,原因是___________________。
②若在250℃、p1条件下,反应达到平衡时的容器体积为1L,则该条件下合成氨的平衡常数K=____(结果保留两位小数)。
(4)H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物。在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),能说明该反应达到平衡状态的是_____(填序号)
①每生成34g NH3的同时消耗44g CO2 ②混合气体的密度保持不变
③NH3的体积分数保持不变 ④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤c(NH3):c(CO2)=2:1
(5)科学家发现,N2和H2组成的原电池合成氨与工业合成氨相比具有效率高,条件易达到等优点。其装置如图所示、写出该原电池的电极反应:________________、_____________,若N2来自于空气,当电极B到A间通过2molH+时理论上需要标况下空气的体积为_________(结果保留两位小数)。