【题目】下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价,回答下列问题:
元素名称 | 钪 | 钛 | 钒 | 铬 | 锰 |
元素符号 | Sc | Ti | V | Cr | Mn |
核电荷数 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
最高正价 | +3 | +4 | +5 | +6 | +7 |
(1) 按要求完成填充:
①Sc的价电子排布___________________________________________________________ ;
②Ti外围电子排布____________________________________________________________;
③用“原子实”表示V的核外电子排布___________________________________________;
④ 用轨道表示式表示Mn的特征电子排布 _______________________________________。
(2)已知基态铬原子的电子排布是1s22s22p63s23p63d54s1,并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题,当你遇到这样的问题时,你的态度是_________________________。
(3)对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价,你发现的规律是_____出现这一现象的原因是________________________________________________________。
【题目】工、农业废水以及生活污水中浓度较高的会造成氮污染。工业上处理水体中的一种方法是零价铁化学还原法。某化学小组用废铁屑和硝酸盐溶液模拟此过程,实验如下。
(1)先用稀硫酸洗去废铁屑表面的铁锈,然后用蒸馏水将铁屑洗净。
①除锈反应的离子反程式是__________。
②判断铁屑洗净的方法是__________。
(2)将KNO3溶液的pH调至2.5。从氧化还原的角度分析调低溶液pH的原因是__________。
(3)将上述处理过的足量铁屑投入(2)的溶液中。如图表示该反应过程中,体系内相关离子浓度、pH随时间变化的关系。请根据图中信息回答:
①t1时刻前该反应的离子方程式是__________。
②t2时刻后,该反应仍在进行,溶液中的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是__________。
(4)铁屑与KNO3溶液反应过程中向溶液中加入炭粉,可以增大该反应的速率,提高的去除效果,其原因是__________。
【答案】 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 测最后一次洗涤液的pH,若为7,则说明铁屑已洗净(或取少量最后一次洗涤液加入BaCl2溶液,若无明显现象,则说明铁屑已洗净) 在酸性条件下的氧化性强,易被铁屑还原 4Fe++10H+=4Fe2+++3H2O 生成的Fe2+水解 炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率
【解析】(1). ①. 铁锈的主要成分是Fe2O3,与稀硫酸反应生成硫酸铁和水,反应的离子方程式为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,故答案为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
②. 判断铁屑是否洗净的方法是测最后一次洗涤液的pH,若为7,则说明铁屑已洗净,故答案为:测最后一次洗涤液的pH,若为7,则说明铁屑已洗净;
(2). pH调至2.5,是因为NO3-在酸性条件下的氧化性强,易被铁屑还原,故答案为:NO3-在酸性条件下的氧化性强,易被铁屑还原;
(3). ①. 根据图示可知,在t1时刻前,硝酸根离子、氢离子浓度逐渐减小,亚铁离子浓度增大,则在t1时刻前是金属铁和硝酸之间的反应,即4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O,故答案为:4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O;
②. 根据反应4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O可知,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,所以原因是生成的Fe2+水解所致,故答案为:生成的Fe2+水解;
(4). 构成原电池可以加快化学反应速率,炭粉和铁屑构成了无数微小的原电池加快反应速率,故答案为:炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率。
点睛:本题主要考查硝酸、铁及其化合物的化学性质,试题难度中等。熟练掌握硝酸的化学性质和铁及其化合物的性质是解答本题的关键,本题的难点是第(3)问,解答本问时,需先仔细审图,根据图示得出t1时刻前,硝酸根离子、氢离子浓度是逐渐减小的,亚铁离子浓度是逐渐增大的,所以t1时刻前是金属铁和硝酸之间的反应,随着反应的进行,溶液中铵根离子浓度在增大,亚铁离子的浓度却没有增大,说明是生成的亚铁离子发生了水解反应,据此解答本题即可。
【题型】综合题
【结束】
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【题目】含有K2Cr2O7的废水具有较强的毒性,工业上常用钡盐沉淀法处理含有K2Cr2O7的废水并回收重铬酸,具体的流程如下:
已知:CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水,其它几种盐在常温下的溶度积常数如下表所示。
物质 | CaSO4 | CaCrO4 | BaCrO4 | BaSO4 |
溶度积 | 9.1×10-6 | 2.30×10-2 | 1.17×10-10 | 1.08×10-10 |
(1)用离子方程式表示K2Cr2O7溶液中同时存在K2CrO4的原因(将离子方程式补充完整):
+__________=+__________。____________
(2)向滤液1中加入BaCl2·2H2O的目的,是使从溶液中沉淀出来。
①结合上述流程说明熟石灰的作用:__________。
②结合表中数据,说明选用Ba2+而不选用Ca2+处理废水的理由:__________。
③研究温度对沉淀效率的影响。实验结果如下:在相同的时间间隔内,不同温度下的沉淀率,如下图所示。
已知:BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ ΔH>0
的沉淀效率随温度变化的原因是__________。
(3)向固体2中加入硫酸,回收重铬酸。
①硫酸浓度对重铬酸的回收率如下图所示。结合化学平衡移动原理,解释使用0.450mol/L的硫酸时,重铬酸的回收率明显高于使用0.225mol/L的硫酸的原因:__________。
②回收重铬酸的原理如图所示。当硫酸浓度高于0.450mol/L时,重铬酸的回收率没有明显变化,其原因是__________。
(4)综上所述,沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与__________有关。