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+。
②Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+
③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18.4mol·L-1的浓硫酸配制480mL2mol·L-1的硫酸,配制时所用玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外,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++nNaR=MRn+nNa+,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-的浓度,可用0.1000mol·L-1AgNO3标准溶液滴定待测液,已知:
①滴定时可选为滴定指示剂的是_______(填编号),滴定终点的现象是_______。
A.NaCl B.K2CrO4 C.KI D.NaCN
②取某废水25.00ml,滴定终点时消耗AgNO3标准溶液10.00ml,则废水中SCN-的物质的量浓度为_______。
【答案】500mL容量瓶、量筒 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,出现砖红色沉淀,且半分钟内沉淀颜色不改变 0.04mol·L1
【解析】
向含铬污泥中加入稀硫酸和水并调节pH=1,浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+,过滤后的滤液中加入双氧水,Cr3+被氧化生成Cr2O72-,再向溶液中加入NaOH溶液并调节pH为8,根据表中数据可知,溶液中Fe3+、Al3+生成沉淀且溶液中Cr2O72-转化为CrO42-,然后过滤,向滤液中加入钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+,最后向溶液中通入SO2,发生反应:2CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-+2OH-,根据以上进行解答。
(1)配制480mL所需溶液,应选用500mL的容量瓶,根据溶液稀释前后溶质的物质的量不变列式:18.4molL-1V(浓硫酸)=2molL-150010-3mL,解得V=54.3mL,配制时所需玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外,还需500mL的容量瓶、量筒。
答案为:500mL的容量瓶、量筒。
(2)H2O2将Cr3+氧化成Cr2O72-,H2O2被还原,结合原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒以及溶液呈酸性,H2O2将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72-的离子方程式为:2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+。
答案为:2Cr3++3H2O2+H2O=Cr2O72-+8H+。
(3)根据各金属阳离子完全沉淀的pH,加入NaOH溶液调节pH=8,将Fe3+、Al3+完全转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去,同时将Cr2O72-转化为CrO42-,反应为:Cr2O72-+2OH-=2CrO42-+H2O。
答案为:CrO42-。
(4)加入NaOH溶液调节pH=8除去了浸取液中Fe3+和Al3+,根据浸取液中含有的金属阳离子和钠离子交换树脂的反应原理,可知利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子为Mg2+、Ca2+。
答案为:Mg2+、Ca2+。
(5)SO2将CrO42-还原为Cr(OH)(H2O)5SO4,SO2被氧化为SO42-,S元素化合价由+4升到+6,Cr元素化合价由+6降到+3,根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒及溶液呈碱性,写出离子方程式为;2CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-+2OH-。
答案为:2CrO42-+3SO2+12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓+SO42-+2OH-。
(6)①若用AgNO3滴定SCN-的浓度,可选用的指示剂与Ag+反应产物的Ksp应比AgSCN略大,且变化现象明显,从所给数据看,AgCl、Ag2CrO4满足,但由于AgCl为白色沉淀,与AgSCN颜色相同,故应选K2CrO4为滴定指示剂,这样在滴定终点时,沉淀的颜色发生明显变化(白色→砖红色)以指示滴定刚好达到终点,根据以上分析,滴定终点的现象是:当滴入最后一滴标准液时,出现砖红色沉淀,且半分钟内沉淀颜色不改变。
答案为:B;当滴入最后一滴标准液时,出现砖红色沉淀,且半分钟内沉淀颜色不改变。
②由滴定发生反应:Ag++SCN-=AgSCN↓可知:n(SCN-)=n(Ag+)=n(AgNO3)=0.1000mol·L-110.0010-3L=110-3mol,则c(SCN-)==0.04mol·L1。
答案为:0.04mol·L1。
【题目】A~F六种元素中,除C外其他均为短周期元素,它们的原子结构或性质如下表所示。
元素 | 原子结构或性质 |
A | 原子最外层电子数是内层电子总数的1/5 |
B | 形成化合物种类最多的元素,其单质为固体 |
C | 生活中常见的金属,它有两种常见的氯化物,且相对分子质量相差35.5 |
D | 地壳中含量最多的元素 |
E | 与D同主族 |
F | 与E同周期,且最外层电子数等于电子层数 |
请回答下列问题:(用对应的化学用语回答)
(1)B在元素周期表中的位置是__________;用电子式表示A和E形成的化合物的形成过程 。
(2)A、 D 、E、 F离子半径由大到小的顺序为________________________________。
(3)C的某种氯化物的浓溶液可以腐蚀印刷电路板上的金属铜,此反应的离子方程式是__________________;
(4)B的单质与D的氢化物在一定条件下反应生成BD和另一产物的化学方程式是____________________。该反应为 反应。(填“吸热”或“放热”)
(5)F的最高价氧化物与E的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为 。
(6)如图:将A和F的单质与烧碱液构成原电池,负极的电极反应式为 ;外电路中电子从 电极流向 电极 。