题目内容

1．如图为电解法处理含CN-、Cr2O72-和CrO42-等有害离子的酸性废水的示意图，图①处电解池中利用阳极产生的阳离子将Cr2O72-和CrO42-还原成Cr3+，经分离有害金属离子后，废液经④处电解池，将CN-转化为CO32-和N2而除去．根据信息回答下列问题：

（1）①④电解池的阴极会产生一种可燃气体，该气体是氢气；步骤③使用稍过量的石灰，既完全沉淀Cr3+，又降低SO42-的含量，由此可知残渣2的成分为Cr（OH）3和硫酸钙
（2）步骤①中阳极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，产生的阳离子还原Cr2O72-的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O．
（3）步骤④的电解池中，阳极的电极反应式为2CN--12OH--10e-=2CO32-+N2↑+6H2O．
（4）已知②溶液中所含Cr3+的浓度为0.6mol/L，为防止Fe（OH）3残渣中含有Cr（OH）3，②所调节pH值应小于4．[常温下，Cr（OH）3的溶度积常数 Ksp=6×10-31]
（5）最初废水中CN-的浓度为0.08mol/L，要完全处理1m3这种废水，①④两处电解池阴极得到气体在标况下的总体积至少为24.64m3（忽略整个过程溶液体积变化，各步反应均完全，各电极只发生单一反应且空气不参加反应）．

分析 酸性废水以铁作阳极发生氧化反应，此时的阴极发生还原反应生成氢气，阳极产生的亚铁离子还原Cr2O72-和CrO42-生成Cr3+，本身被氧化成三价铁离子，调节溶液的pH使铁离子沉淀，然后过滤向滤液中加入过量的氧化钙完全沉淀Cr3+，同时钙离子与硫酸生成微溶的硫酸钙，所以残渣是Cr（OH）3和硫酸钙，最后用惰性电极电解含CN-的碱性溶液，阳极是CN-放电，转化为CO32-和N2而除去，阴极是水电离产生的氢离子放电，生成氢气，从而将有毒的CN-而使酸性废水达到排放的标准，由此解答．

解答 解：酸性废水以铁作阳极发生氧化反应，此时的阴极发生还原反应生成氢气，阳极产生的亚铁离子还原Cr2O72-和CrO42-生成Cr3+，本身被氧化成三价铁离子，调节溶液的pH使铁离子沉淀，然后过滤向滤液中加入过量的氧化钙完全沉淀Cr3+，同时钙离子与硫酸生成微溶的硫酸钙，所以残渣是Cr（OH）3和硫酸钙，最后用惰性电极电解含CN-的碱性溶液，阳极是CN-放电，转化为CO32-和N2而除去，阴极是水电离产生的氢离子放电，生成氢气，从而将有毒的CN-而使酸性废水达到排放的标准，
（1）①④电解池的阴极都是氢离子放电产生一种可燃气体是氢气，该气体是氢气，步骤③使用稍过量的石灰，同时钙离子与硫酸生成微溶的硫酸钙，所以残渣是Cr（OH）3和硫酸钙，故答案为：氢气；Cr（OH）3和硫酸钙；
（2）步骤①中阳极是铁失去电子变成亚铁离子，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，二价铁离子有还原性，Cr2O72-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，Cr2O72-被还原为Cr3+，反应方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；
（3）步骤④的电解池中，阳极是CN-发生氧化反应，电极反应式为：2CN--12OH--10e-=2CO32-+N2↑+6H2O，故答案为：2CN--12OH--10e-=2CO32-+N2↑+6H2O；
（4）Ksp=c（Cr3+）•c3（OH-），c（OH-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{6×1{0}^{-31}}{0.6}}$mol/L=10-10mol/L，所以c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$mol/L=10-4mol/L，所以pH=4，故答案为：4；
（5）根据电子转移相等，②溶液中所含Cr3+的浓度为0.6mol/L，所以n（Cr3+）=600mol，根据Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，所以6e-～2Cr3+～3H2，则①生成V（H2）=$\frac{600×3×22.4}{2}$L=20160L，根据电极2CN--12OH--10e-=2CO32-+N2↑+6H2O，最初废水中CN-的浓度为0.08mol/L，所以n（CN-）=80mol，2CN-～10e-～5H2，生成V（H2）=$\frac{80×5×22.4}{2}$L=4480L，①④两处电解池阴极得到气体在标况下的总体积至少为20160L+4480L=24.64m3，故答案为：24.64．

点评 本题考查物质的分离、提纯的实验设计，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目以实验形式考查电解原理及难溶电解质的溶解平衡和沉淀转化，注意信息与所学知识的结合来解答，并注意氧化还原反应及图表数据的应用，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
16．下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）
①澄清透明溶液中：K+、Na+、MnO4-、SO42-
②石蕊呈蓝色的溶液中：Na+、Al3+、NO3-、HCO3-
③在pH=1的溶液中：Fe3+、NO3-、F -、Na+
④含大量OH-的溶液中：CO32-、Cl-、F-、K+
⑤在pH=0的溶液中：Na+、NO3-、SO32-、K+
⑥常温下$\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$=1012的溶液中：Na+、Al3+、NO3-、Cl-．
A．①③④⑤B．④⑥C．①④⑥D．④⑤⑥
17．向下例配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（　　）
A．[Co（NH3）3Cl3]B．[Co（NH3）6]Cl3C．[Co（NH3）4Cl2]ClD．[Co（NH3）5Cl]Cl2
14．如图是某条件时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图．下列叙述正确的是（　　）
A．升高温度可增大正反应速率，降低逆反应速率
B．正反应的活化能大于逆反应的活化能
C．a曲线是未加入催化剂时的能量变化曲线
D．该反应的热化学方程式为：2NH3?N2+3H2△H=-92 kJ•mol-1
1．在低温下电解饱和KHSO4溶液可制备K2S2O8，电解装置如图所示．下列说法不正确的是（　　）
A．阳极的电极反应式为2SO42--2e-═S2O82-
B．电解的总反应方程式为2KHSO4$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$K2S2O8+H2↑
C．一段时间后，溶液的pH减小
D．电解过程中，阳极产生微量能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的有色单质气体，该气体可能是O3
6．某含有Na2SO4的亚硫酸钠样品，测得其中含氧量为40.0%，则含硫量为（　　）
A．39.1%B．24.6%C．16.4%D．无法确定
13．NH4Cl晶体中含有多种化学键，其中一定不含有的化学键是（　　）
A．离子键B．π键C．配位键D．氢键
10．已知A、B、C、D、E是短周期中的元素，它们的原子序数依次增大．A元素原子形成的离子核外电子数为0，C、D在元素周期表中处于相邻的位置，B原子的最外层电子数是内层电子数的2倍．E元素与D元素同主族；E的单质为黄色晶体．
（1）请写出C元素的名称氮；
（2）A、D、E三元素组成的化合物的化学键类型是共价键；
（3）上述元素的氢化物稳定性最强的是H2O；
（4）写出A、B、C、D四元素形成的离子化合物的化学式NH4HCO3 或 （NH4）2CO3．
11．下列事实与氢键有关的是（　　）
A．水结成冰体积膨胀，密度变小
B．水加热到很高的温度都难以分解
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
D．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网