题目内容
某厂废水中含量金属Cr3+(含有少量Fe3+、Cu2+)。某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到重铬酸钾。某含铬废水处理的主要流程如图所示:
已知:①沉淀完全,而在pH≥3.2时
Fe(OH)3沉淀完全。
②CrO2—4在酸性环境中发生:
回答下列问题:
(1)滤渣的成分是 。(写化学式)
(2)写出第③步反应的离子方程式 。
(3)分离出含[Cr(OH)4]—的溶液需要的玻璃仪器有 。
(4)目前一种采用以铬酸钾为原料,电化学法制备重要铬酸钾的实验装置示意图如下:
电解一段时间后,测定阳极液中K元素和Cr元素的含量,若K元素与Cr元素的物质的量之比为d,则此时的铬酸钾的转化率为 。
(1)Cr(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2(3分)
(2)2[Cr(OH)4]-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+8H2O(2分)
(3)漏斗、烧杯、玻璃棒(3分)
(4)2-d(2分)
解析试题分析:(1)由题干所给信息可知在pH=8.0~9.5时,Cr3+、Fe3+、Cu2+均转化为相应氢氧化物沉淀,因此利用流程可知滤渣的成分为Cr(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2。(2)在第③步中+3价Cr被氧化为+6价Cr,因此H2O2被还原,结合溶液为碱性和电荷守恒等可写出反应的离子方程式。(3)调节pH=13时,Cr(OH)3溶解,而Fe(OH)3、Cu(OH)2仍为固体,因此可通过过滤操作分离出[Cr(OH)4]-,过滤操作所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗。(4)由电解图示知电解时,阳极室发生反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,导致溶液中c(H+)增大,促使2CrO42- +2H+Cr2O72-+H2O向右进行,同时K+移向阴极,因此可推知阳极室中CrO42-转化的物质的量等于电路中通过电子的物质的量,等于移向阴极K+的物质的量;而由原子守恒知电解前阳极液中n(K)/n(Cr)=2,电解后阳极液中n(K)/n(Cr)=d,故电解后阳极室中减少的n(K+)=n(Cr)转化=(2-d)×nCr,因此铬酸钾的转化率等于(2-d)×n(Cr)÷n(Cr)=2-d。
考点:考查电化学与物质的分离提纯,考查考生的实验能力、计算能力。
A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
阳离子 | Ag+ Na+ |
阴离子 | NO3- SO42- Cl- |
下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、 B、 C三种溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了27g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系如图。据此回答下列问题:
(1)M为电源的 极(填“正”或“负”),甲电解质为 (填化学式)。
(2)写出丙烧杯中反应的化学方程式 。
(3)有人设想用图一所示原电池为直流电源完成上述电解。则锌电极相当于直流电源的 (填“M”或“N”)极。
(4)有人设想用图二所示装置做直流电源,不仅可以完成电解也能将气体SO2转化
为重要化工原料。该设想中负极的电极反应式为 。
铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛.研究铁及其化合物的应用意义重大.
I.水体的净化和污水的处理与铁及其化合物密切相关.
(1)自来水厂常用高铁酸钠(Na2FeO4)改善水质.简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理 .
(2)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂,在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血.工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
回答下列问题:
①写出反应I中主要发生的氧化还原反应的离子方程式 .
②加入少量NaHCO3的目的是调节溶液pH,应控制pH的范围为 .
③在实际生产中,反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若通入5.6L O2(标准状况),则相当于节约NaNO2的质量为 g.
④碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2+离子,可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子.该水解反应的离子方程式为 .
II铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料.已知磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+.试写出该电池充电时的阳极反应式 .
碘酸钾(KIO3)晶体是我国规定的食盐加碘剂。它通常是以碘为原料与过量KOH溶液通过下列反应制得:3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,再将KI和KIO3的混合溶液电解,将其中的I―转化为IO3―,装置如图。
(1)在反应3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(2)电解前,将KI和KIO3混合溶液加入阳极区;将氢氧化钾溶液加入阴极区。电解槽用水冷却。电解时,阳极上的电极反应 ;阴极上得到的气体产物为 ;
(3)某同学查资料获知:KIO3在酸性介质中与碘化物作用生成单质碘,该反应的离子反应方程式为 ,为确定电解是否完成,需检验阳极区电解液中是否含有I―,该同学选用淀粉溶液和稀硫酸进行实验,其它仪器及用品自选,请完成其方案:
实验操作 | 现象及结论 |
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(4)电解完毕,从电解液中得到KIO3晶体的过程为:
步骤①的操作名称 ,步骤④中洗涤晶体的目的 。