题目内容

（9分）工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题。

(1)两极发生的电极反应式：阴极：_______________阳极：______________________

(2)写出Cr2O72－变为Cr3＋的离子方程______________________________________。

(3)工业废水由酸性变为碱性的原因_______________________________________。

(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨电极

 

【答案】

(1)Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑  (2)Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

(3)H＋不断放电，Cr2O72－与Fe2＋反应时消耗H＋，打破了水的电离平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋) (4)不能

【解析】

试题分析：（1）铁是活性电极，所以阳极是铁失去电子，电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋；阴极是溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑。

（2）由于生成亚铁离子具有还原性，能把Cr2O72－还原为Cr3＋。所以该反应的离子方程为Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

（3）由于H＋不断放电，同时Cr2O72－与Fe2＋反应时消耗H＋，从而打破了水的电离平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋)，因此溶液的碱性增强，酸性降低。

（4）石墨是惰性电极，如果用石墨做电极，则得不到还原剂亚铁离子，不能还原Cr2O72－，因此不能净化废水，所以不能用石墨做电极。

考点：考查电解原理的有关应用

点评：根据通过工业废水的处理，全面考查学生对电化学原理的熟练掌握程度，以及灵活运用知识的能力。

 

练习册系列答案
相关题目
氯气是重要的化工原料．
（1）氯气溶于水得到氯水，氯水中存在下列反应：Cl2+H2O?H++Cl-+HClO，其平衡常数表达式为K=
C(H+)C(Cl-)C(HClO)
C(Cl2)
C(H+)C(Cl-)C(HClO)
C(Cl2)
．
（2）工业上常用消石灰和氯气反应制取漂白粉，化学反应方程式是
2Cl2+2Ca（OH）2=Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O
2Cl2+2Ca（OH）2=Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O
．流程如图所示，其主要设备是氯化塔，塔从上到下分四层．将含有3%～6%水分的熟石灰从塔顶喷洒而入，氯气从塔的最底层通入，这样加料的目的是
充分接触，充分反应
充分接触，充分反应
．处理从氯化塔中逸出气体的方法是
用碱液来吸收
用碱液来吸收
．
（3）某科研小组在实验室用较浓的KOH溶液直接吸收氯气，研究发现反应进行一段时间后开始出现KClO3并逐渐增多，产生KClO3的离子方程式是
6OH-+3Cl2
 加热 
.
 
ClO3-+5Cl-+3H2O
6OH-+3Cl2
 加热 
.
 
ClO3-+5Cl-+3H2O
，其原因可能是
反应放热，温度升高，发生了副反应
反应放热，温度升高，发生了副反应
，由此可知（2）中氯化塔设计为四层是为了减少生产中类似副反应的发生．
（2012?闸北区二模）某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2?2H2O晶体的工艺流程如下：

己知：①焙烧过程中发生的主要反应为：CuS+2NaCl+2O2→CuCl2+Na2SO4
请参照表中给出的数据回答：
氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+ 1.9 3.2
Fe2+ 7.0 9.0
Cu2+ 4.7 6.7
（1）焙烧时还有废气产生，其中一种是主要的大气污染物．若在实验室中以碱液吸收处理之，下列（图1）A、B、C装置中可行的是
AB
AB
（填字母）．

（2）H2O2的作用是：
氧化Fe2+
氧化Fe2+
．
（3）调节溶液pH的范围是
3.2至4.7
3.2至4.7
，试剂A可以选择
cd
cd
（填写选项字母）．
a．KOH            b．氨水
c．Cu2（OH）2CO3     d．CuO
（4）为了获得CuCl2?2H2O晶体，对滤液B进行的操作是：
蒸发浓缩
蒸发浓缩
，趁热过滤，滤液经冷却结晶，过滤得到产品．分析有关物质的溶解度曲线（如图2），“趁热过滤”得到的固体是
Na2SO4
Na2SO4
 （填化学式）．
（5）滤液B中除OH-外阴离子还有
S042-　Cl-
S042-　Cl-
．
（6）请描述检验滤液B中上述阴离子（除OH-外）的实验操作
取少量滤液，先加过量的硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液，有白色沉淀出现，检出SO42-；过滤（或静置）再向滤液（或清液）加入适量的AgNO3溶液，也有白色沉淀出现，检出Cl-
取少量滤液，先加过量的硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液，有白色沉淀出现，检出SO42-；过滤（或静置）再向滤液（或清液）加入适量的AgNO3溶液，也有白色沉淀出现，检出Cl-
．

(14分) (1) 2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如下图所示。
①请写出从C口通入O2发生的电极反应式___________________。
②以石墨电极电解饱和食盐水，电解开始后在______________的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为__________________(保留两位有效数字)。

(2)工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2?L-2，Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2?L-2。
请用离子方程式说明上述除杂的原理___________________________________________。
(3)工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。
①氧化还原过程的离子方程式为______________________________________________。
②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp =1×10—32 mol4?L-4，溶液的pH至少为____，才能使Cr3+沉淀完全。
③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg?L—1的废水，需用绿矾的质量为        kg。（保留主要计算过程）

(14分) 电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。

Ⅰ．每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。最近，我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破，原理如下图1所示。

(1)请写出从C口通入O2发生的电极反应式       。

 (2)以石墨做电极电解饱和食盐水，如下图2所示。电解开始后在       的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为        (保留两位有效数字，NA取6.02×1023)。

Ⅱ.随着电池使用范围的日益扩大，废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。

(1)电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2。请用离子方程式说明上述除杂的原理       。

（2）工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。

①氧化还原过程的离子方程式为       。

②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－32 mol4·L－4，溶液的pH至少为       ，才能使Cr3+沉淀完全。

③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg•L－1的废水，需用绿矾的质量为       kg。（写出主要计算过程）

 

(14分) (1) 2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如下图所示。

①请写出从C口通入O2发生的电极反应式___________________。

②以石墨电极电解饱和食盐水，电解开始后在______________的周围（填“阴极”或“阳极”）先出现红色。假设电池的理论效率为80%（电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比），若消耗6.4g甲醇气体，外电路通过的电子个数为__________________(保留两位有效数字)。

(2)工业废水中常含有Cu2+等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2•L-2，Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2•L-2。

请用离子方程式说明上述除杂的原理___________________________________________。

(3)工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水， 用绿矾（FeSO4·7H2O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。

①氧化还原过程的离子方程式为______________________________________________。

②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp =1×10—32 mol4•L-4，溶液的pH至少为____，才能使Cr3+沉淀完全。

③现用上述方法处理100m3含铬（＋6价）78mg•L—1的废水，需用绿矾的质量为        kg。（保留主要计算过程）

 

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