题目内容

3．某文献报道可将ASBBR（一种生物膜反应器）用在有PO43-存在的环境中除磷，有一类微生物可在其中将PO43-还原为PH3，这项研究为解决含磷污染物的净化问题提供了新思路．某课题组在无氧环境中，用某腌制厂中含NO3-的废水对上述磷酸盐还原系统的除磷效率进行实验分析．
（1）预测分析阶段
该课题组对除磷效率可能受到的影响因素提出了一些假设，请完成以下可能的假设．
假设一：溶液中NO3-的浓度大小；（NO3-的浓度通过仪器可精确测定，单位：mg•L-1 ）
假设二：实验的不同温度
假设三：溶液PH不同
（2）实验准备阶段
①配制含NO3-浓度不同的溶液并可通过通入氮气或加热煮沸方法除去溶液中溶有的O2．
②将每份溶液的pH调到7.3（通过pH计进行精确控制）．
（3）该小组在恒温30℃的实验条件下，进行12小时实验后得到除磷效率的关系图如图．根据图，若某废水中 的 c（PO43-）为amol•L-1，进水NO3-浓度为105mg•L-1时的PO43-除去率约为40%，则此段时间内用PO43-浓度变化表示的除磷速率是$\frac{a}{30}$mol/（L•h）． 对于进水中随NO3-浓度的增大导致除磷效率的降低原因进行分析后得知：是生成的PH3被NO3-又氧化生成PO43-的缘故，请完成该反应的离子方程式：
5PH3+8NO3-+3H+=5 H2PO4-+4N2+4H2O．
（4）拓展探究阶段
水体中的磷元素主要来源于粪便、合成洗涤剂等．污水中大部分的磷元素可被转化为Ca3（PO4）2沉淀而除去，未除去的部分纳入水体．已知CaHPO4的溶解性类似于 Ca3（PO4）2也是一种难溶物．
请列举水体中磷污染的一种事实或现象：水体富营养化，导致赤潮或水华
Na2HPO4溶液中加人CaCl2溶液会产生白色沉淀，此沉淀可能是CaHPO4也可能是Ca3（PO4）2，请设计实验加以验证是哪一种沉淀，写出简单的实验步骤、现象和所得结论：（试剂选择仅限于：Na2HPO4溶液、CaCl2溶液、石蕊试液、酚酞试液、AgNO3溶液）向Na2HP4溶液中加入过量的氯化钙溶液，待沉淀完全后，向上层清液中滴加紫色石蕊溶液，若溶液变红色表明沉淀为Ca3（PO4）2，若不变色表明沉淀为CaHPO4．

分析 （1）用某腌制厂中含NO3-的废水对上述磷酸盐还原系统的除磷效率进行实验分析，该课题组对除磷效率可能受到的影响因素提出了一些假设，可能是温度、浓度、溶液酸碱性等；
（2）①在无氧环境中，用某腌制厂中含NO3-的废水对上述磷酸盐还原系统的除磷效率进行实验分析，溶液中除去氧气的方法可以用加热煮沸等方法除去；
（3）12小时后PO43-除去率约为40%，除磷速率=$\frac{△c}{△t}$，离子方程式中PH3中磷元素化合价-3价变化为+5价，氮元素化合价+5价变化为0价，电子转移总数为40e-，结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式；
（4）赤潮和水华是因为N、P元素过剩，导致藻类疯长，引起水中缺氧，生物大量死亡．Ca3（PO4）2、CaHPO4均为难溶于水的白色固体，向Na2HPO4溶液中滴加CaCl2溶液至恰好反应，若反应后溶液为酸性，则生成Ca3（PO4）2，检验反应后溶液的酸性即可证明．

解答 解：（1）某课题组在无氧环境中，用某腌制厂中含NO3-的废水对上述磷酸盐还原系统的除磷效率进行实验分析，对除磷效率可能受到的影响因素是溶液中NO3-的浓度大小、实验的不同温度、溶液PH不同等，故答案为：实验的不同温度、溶液PH不同；
（2）在无氧环境中，用某腌制厂中含NO3-的废水对上述磷酸盐还原系统的除磷效率进行实验分析，溶液中除去氧气的方法可以用加热煮沸等方法除去或通入氮气方法除去溶液中溶有的O2，通入氮气或加热煮沸，
故答案为：通入氮气或加热煮沸；
（3）该小组在恒温30℃的实验条件下，进行12小时实验后得到除磷效率的关系图如图．根据图，若某废水中 的 c（PO43-）为amol•L-1，进水NO3-浓度为105mg•L-1时的PO43-除去率约为40%，则此段时间内用PO43-浓度变化表示的除磷速率=$\frac{amol/L×40%}{12h}$=$\frac{a}{30}$mol/（L•h），离子方程式中PH3中磷元素化合价-3价变化为+5价，氮元素化合价+5价变化为0价，电子转移总数为40e-，根据电荷守恒反应前缺项为氢离子，结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式为：5PH3+8NO3-+3H+=5H2PO4-+4N2+4H2O，
故答案为：$\frac{a}{30}$mol/（L•h）；5，8，3H+，5，4，4H2O；
（4）水体中磷污染，能使水中藻类植物大量繁殖，会引起水体富营养化，导致水栖生物大量死亡，赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象，藻类生长需要大量的N、P元素，如果水体中N、P元素严重超标，会引起藻类疯长，从而导致水中氧气含量降低，水生生物大量死亡，海水中常称为赤潮，淡水中称为水华，Na2HPO4溶液中加人CaCl2溶液会产生白色沉淀，此沉淀可能是CaHPO4也可能是Ca3（PO4）2，设计实验加以验证是哪一种沉淀的原理为：若生成物的混合物显强酸性，则生成的沉淀为Ca3（PO4）2，2Na2HPO4+3CaCl2=Ca3（PO4）2↓+4NaCl+2HCl，若生成物的混合物不显酸性，则生成的沉淀为CaHPO4，发生Na2HPO4+CaCl2=CaHPO4↓+2NaCl，具体步骤、现象和所得结论为：向Na2HP4溶液中加入过量的氯化钙溶液，待沉淀完全后，向上层清液中滴加紫色石蕊溶液，若溶液变红色表明沉淀为Ca3（PO4）2，若不变色表明沉淀为CaHPO4，
故答案为：水体富营养化，导致赤潮或水华；向Na2HP4溶液中加入过量的氯化钙溶液，待沉淀完全后，向上层清液中滴加紫色石蕊溶液，若溶液变红色表明沉淀为Ca3（PO4）2，若不变色表明沉淀为CaHPO4；

点评 本题考查物质的鉴别实验方案的设计，为高频考点，侧重元素化合物性质的考查，把握信息及发生的反应为解答的关键，注意物质检验的方法设计，题目难度中等．

练习册系列答案
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3．有关物质的转化关系如图1所示．A是黑色非金属单质，C、E、F均为氧化物，E、F常温下呈气态，且E能使品红褪色，G是一种常见的无色液体，I是一种难溶于水的白色胶状沉淀，能溶于B溶液．请回答下列问题：
（1）C的化学式为Al2O3．
（2）G的电子式为．
（3）写出①反应的化学方程式：C+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO2↑+CO2↑+2H2O．
（4）写出过量的F参加反应时②的离子方程式：AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-．
4．下列说法正确的是（　　）
A．Fe不能与水蒸气发生化学反应
B．白色Fe（OH）2在空气中放置最终变成灰绿色
C．铝可以与氢氧化钠溶液发生反应：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
D．氯化铁溶液不能与铜单质发生反应
1．安顺某消防支队成功处理了一起液氨槽罐车爆炸泄露事故．下列有关液氨的说法正确的是（　　）
A．液氨是离子化合物B．液氨是共价化合物
C．液氨分子中含离子键D．一个液氨分子中含有7个电子
8．化学让生活更美好，以下说法错误的是（　　）
A．酒精溶液可以使蛋白质变性，酒精纯度越高杀菌消毒效果越好
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8．已知A是一种不溶于水的固体非金属氧化物，根据图中的转化关系，回答：

（1）A是SiO2，B是Na2SiO3，D是H2SiO3．
（2）写出下列步骤的化学方程式，如果是离子反应写离子方程式：
①Na2CO3+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na2SiO3+CO2↑
②CO2+H2O+SiO32-═CO32-+H2SiO3↓
③SiO2+2OH-═SiO32-+H2O．
15．实验小组同学看到一则报道：某造纸厂误将槽车中漂白液（NaCl和NaClO的混合液）倒入盛放饱和KAl（SO4）2溶液的池中，造成中毒事件．该小组同学为探究中毒原因进行了如下实验．
（1）小组同学依据漂白液具有漂白消毒的性质推测，漂白液中ClO-具有氧化性．实验如下：
Ⅰ．用pH试纸检验，漂白液pH＞7，饱和KAl（SO4）2溶液pH＜7．
Ⅱ．取10mL漂白液，依次加入Na2SO3溶液和BaCl2溶液，有白色沉淀生成，经检验白色沉淀不溶于盐酸．
Ⅲ．另取10mL，漂白液，加入品红溶液，溶液红色逐渐变浅，一段时间后褪为无色．
Ⅳ．再取10mL漂白液，加入品红溶液，加入少量稀硫酸酸化后，溶液红色立即变为无色．
①漂白液pH大于7的原因是（用离子方程式表示）ClO-+H2O?HClO+OH-．
②由实验Ⅱ得出ClO-具有氧化性，写出相应的离子方程式ClO-+SO32-=Cl-+SO42-、Ba2++SO42-=BaSO4↓或Ba2++ClO-+SO32-=BaSO4↓+Cl-．
③对比实验Ⅲ和Ⅳ说明ClO-氧化性与溶液酸碱性的关系是ClO-的氧化性随氢离子浓度增大而增大．
（2）小组同学依据（1）中的实验，提出：漂白液在酸性溶液中有Cl2生成．
用图所示的装置继续实验，探究漂白液在酸性溶液中是否能反应生成Cl2．
①装置B的作用是吸收氯气防止污染空气；盛放的药品是NaOH溶液．
②若打开分液漏斗活塞向烧瓶中加入硫酸，不久烧瓶中有黄绿色气体产生．A中反应的离子方程式ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O．
③若打开分液漏斗活塞向烧瓶中加入饱和KAl（SO4）2溶液，观察到产生大量的白色胶状沉淀，同时有黄绿色气体产生．A中加KAl（SO4）2溶液反应的离子方程式是3ClO-+Al3++3H2O=3HClO+Al（OH）3↓．
（3）上述实验说明漂白液与酸性溶液混合会产生Cl2．若取10mL漂白液与足量BaCl2溶液混合后，不断通入SO2至过量，在实验过程中可能的实验现象是产生白色沉淀．
12．如图是无机物A～G在一定条件下的转化关系（部分产物及反应条件未列出）．已知：①A、B、C、D、G含有同种元素．
②
物质纯A（单质）B溶液C固体D固体G溶液
颜色银白色黄色红褐色红棕色浅绿色
③E是通常情况下密度最小的气体；B与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀；B也能将一种氧化物氧化为F，F是含有三种元素的化合物，稀的F溶液与A反应生成E、G．
根据以上信息填空：
（1）写出D的化学式：Fe2O3．
（2）G生成C的过程中所出现的现象为先产生白色沉淀，逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色．
（3）写出下列反应的化学方程式：
E→A4H2+Fe3O4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4H2O；
A→B2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl3．
（4）B→F的离子方程式为；G与次氯酸反应的离子方程式为H++2Fe2++HClO═2Fe3++Cl-+H2O．
13．实验室用如图1装置制取氯气，并用氯气进行实验．回答下列问题：

（1）A中盛有浓盐酸，B中盛有MnO2，写出反应的化学方程式MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（2）D中放入浓H2SO4，其目的是干燥氯气．
（3）E中为红色干布条，F中为红色湿布条，可观察到的现象是：E中布条不褪色，F中布条褪色，对比E和F中现象的差异可得出的结论及解释是氯气不具有漂白性，具有漂白性的为次氯酸．
（4）G处的现象是棉花团变蓝．
（5）画出H处尾气吸收装置图并注明试剂．
（6）家庭中常用消毒液（主要成分NaClO）与洁厕灵（主要成分盐酸）清洁卫生．某品牌消毒液包装上说明如图2．
①“与洁厕灵同时使用”会产生有毒的氯气，写出反应的离子方程式：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O．
②需“密闭保存”的原因消毒液的有效成分NaClO能与空气中的CO2作用，使其变质；
③分析“对金属制品有腐蚀作用”的原因可能是NaClO有强氧化性，而一般金属具有较强还原性；
（7）现在有一种名为“净水丸”的产品也能对饮用水进行快速的杀菌消毒，药丸通常分内外两层．外层的优氯净 Cl2Na（NCO）3先与水反应，生成次氯酸起杀菌消毒作用；几分钟后，内层的亚硫酸钠（Na2SO3）溶出，可将水中的余氯（次氯酸等）除去．
①亚硫酸钠将水中多余次氯酸除去的离子反应方程式为SO32-+HClO═SO42-+Cl-+H+．
②亚硫酸钠溶液在空气中易变质，请完整写出检验亚硫酸钠溶液是否变质的实验操作方案取适量固体于试管，加水溶解，滴加过量盐酸至无气体放出，再滴加BaCl2，有白色沉淀生成证明试样已经变质．．

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