题目内容

（16分）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去。三种金属离子生成沉淀的pH如右表。

 
开始沉淀的pH
完全沉淀的pH
Fe(OH)2
7.0
9.0
Fe(OH)3
1.9
3.2
Cr(OH)3
6.0
8.0
（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：
  Cr2O72-+  HSO3-+    ==   Cr3++   SO42-+    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Cr2O72-废水。实验室利用如右下图模拟处理含Cr2O72-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Cr2O72-反应的离子方程式是                             ；
②上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从其对水的电离平衡角度解释其原因     。
③若溶液中含有0.01mol Cr2O72-，则阳离子全部生成沉淀的物质的量是_______mol。

（1）（8分）①Al3++3H2OAl(OH)3+3H+（2分）
② 1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O（2分。写出H+1分，系数正确1分）
③Cr3++ 3OH-＝Cr(OH)3↓（2分）取沉淀后的上层清液测定其pH（1分），若pH≥8，则沉淀完全（1分） （2）（8分）①Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O（3分）
②水中的H+在阴极区放电（1分），H+浓度减小促使水的电离平衡H2OH++OH-向右移动（1分），阴极区OH-浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全（1分）  ③0.08（2分。说明：含铬和铁两种氢氧化物沉淀）

解析试题分析：（1）①明矾溶于水电离出的铝离子水解生成氢氧化铝晶体检验吸附性，可以作为净水剂，反应的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；
②根据方程式可知铬元素的化合价从+6价降低到+3价得到3个电子，硫元素的化合价从+4价升高到+6价失去2个电子，所以根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比是1:3。根据原子守恒可知反应前还有氢离子参加，因此反应后的方程式为1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O。
③溶液中含有Cr3+，加入氢氧化钠后生成氢氧化铬沉淀，反应的离子方程式为Cr3++ 3OH-＝Cr(OH)3↓；氢氧化铬完全沉淀时的pH大约是8，因此证明Cr3+沉淀完全的方法是取沉淀后的上层清液测定其pH（1分），若pH≥8，则沉淀完全。
（2）①Cr2O72-检验强氧化性能把亚铁离子氧化生成铁离子，而自身被还原为Cr3+，根据电子得失守恒以及原子守恒可知反应的方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O。
②水中的H+在阴极区放电生成氢气，H+浓度减小促使水的电离平衡H2OH++OH-向右移动，阴极区OH-浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全。
③1mol Cr2O72-在反应中得到6mol电子，而亚铁离子失去1个电子，所以若溶液中含有0.01mol Cr2O72-，则可以生成0.06mol铁离子，同时还生成0.02mol Cr3+，因此阳离子全部生成沉淀的物质的量是0.06mol+0.02mol＝0.08mol。
考点：考查明矾净水、氧化还原反应的应用以及电化学原理的应用

练习册系列答案
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阅读下列材料后回答问题。
一个体重60 kg健康的成年人，体内约含有4 g铁，这4 g铁在人体内不是以单质的形式存在，而是以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。正二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含Fe2＋的亚铁盐，如硫酸亚铁。服用维生素C，可使食物中的Fe3＋转化为Fe2＋，有利于人体吸收。
（1）在人体中进行Fe2＋Fe3＋的转化时， ①中的Fe2＋作________剂，②中的Fe3＋作___________剂。
（2）“服用维生素C，可使食物中的Fe3＋转化为Fe2＋”这句话指出，维生素C在这一反应中作___________剂，具有___________性。
（3）市场出售的某种麦片中含有微量的颗粒细小的还原铁粉，这些铁粉在人体胃酸（主要成分是盐酸）的作用下转化成亚铁盐。此反应的离子方程式为_______________     
（并用单线桥法标出该式中的电子转移方向和数目）。

仔细阅读下列三段文字
①由稀有气体元素Xe（氙）与氧元素形成的一种共价化合物XeO3极不稳定，易转化为单质而呈强氧化性。将适量的XeO3投入含Mn2+的水溶液中，溶液逐渐变为紫红色且pH不断减小。
②将0.08 mol KMnO4固体（质量为12.64 g）加热一段时间后，收集到a mol O2；向反应后残留的固体中加入足量的浓盐酸，又收集到b mol Cl2，此时Mn元素全部以Mn2+的形式存在于溶液中。
③氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式：Cl2+2e- ＝2Cl-     。
回答问题：
（1）试写出①有关的离子方程式：________________________________________________。
（2）请配平②的化学方程式：
____KMnO4+____HCl －______KCl+ _____MnCl2+_____Cl2↑+____ H2O
通过对第②段文字中提供的数据进行计算可得出：a +b的最大值为 ____ ，a +b最小值为_____。
（3）下列四种物质中能使③中的还原过程发生的物质是________。

A．Na2CO3 B．KMnO4 C．XeO3 D．Na2SO3
将该反应的氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并用单线桥表示电子转移的方向和数目：

已知Ca3(PO4)2与SiO2、C高温共热可以反应得到CaSiO3、P4蒸气和CO。完成下列填空：
（1）该反应中氧化剂是_________，氧化产物是_________。
（2）写出该反应的化学方程式____________________________________________。
（3）每消耗24.0g碳时，有     mol电子发生转移，生成P4_______g。
（4）反应所得混合气体，折算成标况下，其气体密度为           g/L。

欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暧，研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。请运用相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）近年来，我国储氢纳米碳管研究取得重大进展，用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质)，这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
___C+___K2Cr2O7+___—___CO2↑+ ___K2SO4+ ___Cr2(SO4)3+___H2O
①完成并配平上述化学方程式。
②在上述方程式上标出该反应电子转移的方向与数目。
（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式________
②由MgO可制成“镁－次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为_____________________。

（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：
CO2(g)+3H2(g)（g）CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH
①该反应的平衡常数表达式为K_______。
②取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇反应的 ΔH_____0 (填“>”、“<”或“ =” )。
③在同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线 I、II对应的平衡常数大小关系为KI_______KII(填“>”、“<”或“ = ”)。

我国是个钢铁大国,钢铁产量居世界第一位,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。某种矿石中铁元素以氧化物FemOn的形式存在,现进行如下实验:将少量铁矿石样品粉碎,称取25.0 g样品于烧杯中,加入稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,滤去不溶物。向所得滤液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。剩下滤液用2 mol·L-1的酸性KMnO4滴定,至终点时消耗KMnO4溶液体积25.0 mL。
(1)计算该铁矿石中铁元素的质量分数。
(2)计算氧化物FemOn的化学式(m、n为正整数)。

“低碳循环”引起世界各国的高度关注，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，更是引起了全世界的普遍重视。
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请配平该反应的化学方程式：（将化学计量数按顺序填在答题卷上）
___C＋____KMnO4＋____H2SO4→___CO2↑＋____MnSO4＋____K2SO4＋___H2O
（2）将不同最的CO（g）和H2O（g）分别通人到容积为2L的恒容密闭容器中，进行如下反应：
CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）   得到表中三组数据

实验
温度℃
起始量/mol
平均量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
 
①实验1中以v （CO2）表示的反应速率为____（取二位小数，下同）。
②实验3条件下，反应物和生成物的起始量、平衡量都不知道，欲计算该条件下的化学平衡常数可以利用实验____的数据进行，其K=____。
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（I）+3O2（g）＝2CO2（g）+4H2O（g）  △H＝－1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）＝2CO（g）  △H＝－566.0kJ/mol
③H2O（g）＝H2O（I）  △H＝－44.0kJ/mol
写出甲醇（CH2OH）不宪全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式_          。

硫代硫酸钠(Na2S2O3)可看成是一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子而形成。某校化学研究性学习小组运用类比学习的思想，通过实验探究Na2S2O3的化学性质。请填写以下空白:
【提出问题】Na2S2O3是否与Na2SO4相似具备下列性质呢？
猜想①：________________________。    猜想②：溶液呈中性，且不与酸反应。
猜想③：无还原性，不能被氧化剂氧化。
【实验探究】基于上述猜想②、③，设计实验方案。请填写下列表格中的（1）（2）（3）。

 
实验操作
实验现象
或预期实验现象
现象解释
（用离子方程式表示）
猜想②
                 
溶液pH约8—10
 
向pH=2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液
           
S2O32—+2H＋=S↓+SO2↑+H2O
猜想③
向新制氯水(pH<2)中滴加少量Na2S2O3溶液
氯水颜色变浅
                
 
【实验结论】Na2S2O3能与酸反应，具有还原性，与Na2SO4的化学性质不相似。
【问题讨论】
（1）甲同学向探究“猜想③”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化。你认为该方案是否正确并说明理由___________________________________。
（2）请重新设计一个实验方案，证明Na2S2O3被氯水氧化。该实验方案是                              。

下列说法中不正确的是    (    )

A．向滴有酚酞的水中加入过量Na2O2粉末并振荡，溶液由无色变红又变无色
B．向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应是一个放热反应且有氧气生成
C．Na2O2与H2O反应是一个氧化还原反应，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
D．Na2O2与H2O反应是一个置换反应，有单质O2产生

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