题目内容

17．含重铬酸钾（K2Cr2O7）废水普遍存在于制明矾、火柴的工厂，由于K2Cr2O7直接排放会污染环境，因此需要进行处理．某研究小组查阅资料发现：
①
物质K2Cr2O7溶液Cr（OH）3Cr3+溶液
颜色橙黄色灰绿色沉淀灰绿色
②生成氢氧化物沉淀的pH
Fe（OH）3Cr（OH）3
开始沉淀时1.56.0
沉淀完全时2.88.0
③药剂还原沉淀法是目前应用较为广泛的含铬废水处理方法，其基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂将Cr2O72-还原成Cr3+，然后再加入石灰或氢氧化钠，使其转化成Cr（OH）3沉淀，从而除去Cr2O72-．
（1）配平方程式：1Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
（2）写出在含Cr3+溶液中加入NaOH反应的离子方程式：Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓．
该研究小组设计方案进行实验室模拟，想利用电解法产生Fe2+，进而处理含K2Cr2O7的废水，实验如下：
实验
序号		实验装置实验电压溶液时间现象
Ⅰ22V0.01mol/L K2Cr2O7溶液20 分钟a 极区无明显现象；
b 极区有无色气泡．
（3）a 极的电极材料是Fe．该小组通过实验证明了a极区产生了Fe2+，请描述他们的实验操作取a 极区少量溶液于试管中，向其中滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀产生．
该小组同学再次查阅资料，将上述实验方案进一步优化，进行了实验Ⅱ：
实验
序号		实验装置实验电压溶液时间现象
Ⅱ22V0.01mol/LK2Cr2O7溶液中加入少量H2SO4酸
化，使pH≈1		20 分钟a 极区溶液变浅绿色；
b极区有无色气泡产生，产生红褐色沉淀．
（4）请将实验现象补充完整；解释b极区产生红褐色沉淀的原因b极H+放电，溶液pH升高，a 极产生的Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Fe3+迁移到b极区，与OH-结合生成Fe（OH）3．
（5）实验Ⅰ→实验Ⅱ进行了优化，对比实验Ⅰ、Ⅱ，说明优化的依据是调节溶液pH为酸性，保证Cr2O72-的氧化性．
（6）该小组同学想在电解过程中将Cr2O72-转化为Cr（OH）3沉淀除去，请提出措施并说明理由增大溶液pH到合理范围 使Cr2O72-与Fe2+发生反应且Cr（OH）3能沉淀．

分析 （1）FeSO4具有还原性，可与Cr2O72-+发生氧化还原反应生成Fe3+和Cr3+；
（2）Cr3+溶液中加入NaOH生成Cr（OH）3沉淀；
（3）Fe在阳极失电子生成亚铁离子，亚铁离子与K2Cr2O7反应；检验亚铁离子用铁氰化钾溶液；
（4）阳极上Fe失电子生成亚铁离子；阴极上氢离子得电子生成氢气；Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Fe3+向阴极移动与氢氧根离子结合；
（5）酸性条件下，Cr2O72-具有强氧化性；
（6）pH=8时，Cr3+转化为Cr（OH）3沉淀．

解答 解：（1）FeSO4具有还原性，可与Cr2O72-+发生氧化还原反应生成Fe3+和Cr3+，反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，
故答案为：1、6、1、4、2、6、7；
（2）Cr3+溶液中加入NaOH生成Cr（OH）3沉淀，其反应的离子方程式为：Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓；
故答案为：Cr3++3OH-=Cr（OH）3↓；
（3）利用电解法产生Fe2+，Fe2+把K2Cr2O7还原成Cr3+，则Fe在阳极失电子生成亚铁离子，所以Fe作阳极，即a极为Fe；检验亚铁离子用铁氰化钾溶液，操作为取a 极区少量溶液于试管中，向其中滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀产生，说明含有亚铁离子；
故答案为：Fe；取a 极区少量溶液于试管中，向其中滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀产生；
（4）a极为阳极，阳极上Fe失电子生成亚铁离子，所以a 极区溶液变浅绿色；b极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，所以b极区有无色气泡产生；a极产生的Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Fe3+迁移到b极区，与OH-结合生成Fe（OH）3，所以b极区有红褐色沉淀生成；
故答案为：溶液变浅绿色；有无色气体产生；a极产生的Fe2+被Cr2O72-氧化成Fe3+，Fe3+迁移到b极区，与OH-结合生成Fe（OH）3；
（5）实验Ⅰ→实验Ⅱ进行了优化，对比实验Ⅰ、Ⅱ，可知，实验II在加入了一定量的硫酸，溶液酸性增强，酸性条件下，Cr2O72-具有强氧化性；
故答案为：调节溶液pH为酸性，保证Cr2O72-的氧化性；
（6）pH=8时，Cr3+转化为Cr（OH）3沉淀，所以要想在电解过程中将Cr2O72-转化为Cr（OH）3沉淀除去，需要增大溶液的pH；
故答案为：增大溶液pH到合理范围 使Cr2O72-与Fe2+发生反应且Cr（OH）3能沉淀．

点评 本题考查了电解原理的应用、氧化还原反应及物质的转化，题目难度中等，注意把握电解池中阴阳极上发生的反应以及元素化合物的性质，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的应用能力．

练习册系列答案
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10．新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向．
（1）Ti（BH4）3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得．
①基态Cl原子中，价电子的电子排布式3s23p5，价电子所在电子层的轨道数9．
②LiBH4由Li+和BH4-构成，BH4-的空间构型是正四面体，B原子的杂化轨道类型是sp3．
③Li、B元素的第一电离能由大到小排列顺序为B＞Li．
（2）金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料．
①LiH中，离子半径：Li+＜H-（填“＞”、“=”或“＜”）．
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物．M的部分电离能如下表所示：
I1/kJ•mol-1I2/kJ•mol-1I3/kJ•mol-1I4/kJ•mol-1I5/kJ•mol-1
738145177331054013630
M是Mg（填元素符号）．
（3）NaH具有NaCl型晶体结构，已知NaH晶体的晶胞边长a=480pm，Na+半径为104pm，H-的半径为136pm，NaH的理论密度是$\frac{96}{（4.8×1{0}^{-8}）^{3}{N}_{A}}$g•cm-3．（用NA表示）

标准状况下，aL气体X2和bL气体Y2恰好完全反应生成cL气体Z，若2a=6b=3c，则Z的化学式为

A．X3Y B．XY3 C．XY2 D．X2Y
5．下列做法不符合绿色化学思想的是（　　）
A．开发氢能替代化石燃料
B．工业含氮废水经处理达标后排放
C．农作物秸秆等露天焚烧制肥料
D．金属、塑料、玻璃、纸类等制品应分类回收处理
12．下列离子方程式书写正确的是（　　）
A．向饱和CaCl2溶液中通入少量的CO2：Ca2++CO2+H2O═CaCO3↓+2H+
B．向碳酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液：HCO3-+OH-═CO32-+H2O
C．向Cu粉中加入过量的浓HNO3：Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O
D．氯化铵溶液显酸性的原因：NH4++OH-=NH3•H2O+H+
2．含硅元素的化合物广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成岩石．晶体硅（熔点 1410℃）用途广泛，制取与提纯方法有多种．
（1）炼钢开始和结束阶段都可能发生反应：Si+2FeO$\stackrel{高温}{→}$2Fe+SiO2，其目的是CD．
A．得到副产品硅酸盐水泥  B．制取SiO2，提升钢的硬度
C．除去生铁中过多的Si杂质 D．除过量FeO，防止钢变脆
（2）一种由粗硅制纯硅过程如下：Si（粗）$→_{460℃}^{Cl_{2}}$ SiCl4$\stackrel{蒸馏}{→}$ SiCl4（纯）$→_{1100℃}^{H_{2}}$ Si（纯），在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成 1.12kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：SiCl4（g）+2H2（g）→Si（s）+4HCl（g）△H=-0.025akJ/mol．
对于钠的卤化物（NaX）和硅的卤化物（SiX4）下列叙述正确的是BC
A．NaX易水解　　　  
B．SiX4是共价化合物
C．NaX的熔点一般高于SiX4
D．SiF4晶体是由共价键形成的空间网状结构
（3）粗硅经系列反应可生成硅烷（SiH4），硅烷分解也可以生成高纯硅．硅烷的热稳定性弱于甲烷，所以Si元素的非金属性弱于C元素，用原子结构解释其原因：C和Si最外层电子数相同（或“是同主族元素”），C原子半径小于Si（或“C原子电子层数少于Si”） Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷．
（4）此外，还可以将粗硅转化成三氯氢硅（SiHCl3），通过反应：SiHCl3（g）+H2（g）?Si（s）+3HCl（g）制得高纯硅．不同温度下，SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比（反应初始时，各反应物的物质的量之比）的变化关系如图所示．下列说法正确的是ac（填字母序号）．
a．该反应的平衡常数随温度升高而增大
b．横坐标表示的投料比应该是$\frac{n（SiHC{l}_{3}）}{n（{H}_{2}）}$
c．实际生产中为提高SiHCl3的利用率，可适当降低压强
（5）硅元素最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3．室温下，0.1mol/L的硅酸钠溶液和0.1mol/L的碳酸钠溶液，碱性更强的是硅酸钠，其原因是硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，硅酸钠更易水解．
已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10-10      Ka2=1.0×10 -12H2CO3：Ka1=4.3×10 -7  Ka2=5.6×10 -11．
9．25℃时，向10mL 0.1mol•L-1 H2C2O4溶液中滴加等浓度的NaOH溶液，溶液的pH与NaOH溶液的体积关系如图所示．下列叙述不正确的是（　　）
A．C点溶液中含有NaHC2O4和Na2C2O4
B．NaHC2O4溶液中水的电离程度比Na2C2O4溶液中小
C．B点，c （Na+）=2[c （H2C2O4）+c （HC2O4-）+c （C2O42-）]
D．D点，c （Na+）＞c （C2O42-）＞c （OH-）＞c （HC2O4-）＞c （H+）
6．在实验室进行下列操作时，其操作或记录的数据正确的是（　　）
A．用托盘天平称取8.84g食盐
B．用250mL容量瓶配制所需的220mL、0.1mol•L1的NaOH溶液
C．用量筒量取12.12mL的盐酸
D．用0.02mol•L-1盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液，消耗盐酸21.00mL

下列电离方程式错误的是

A．CaCl2 = Ca2++2Cl- B．Na2SO4=2Na+ +SO42-

C．HNO3=H++NO3- D．KClO3=K++C1-+3O2-

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