工业生产中容易产生有害的含铬工业废水和含氰废水.严重威胁人类的健康和安全．图1是处理工业含铬废水和含氰废水的工艺流程．已知:含铬废水中铬的存在形式为Cr2O72-.Cr元素常见的化合价+3.+6.含氰废水中有CN-存在．请回答下列问题:(1)含氰废水中有CN-存在.其中C元素的化合价为+2．(2)向含铬废水中加下列哪种� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

11．工业生产中容易产生有害的含铬工业废水和含氰废水，严重威胁人类的健康和安全．图1是处理工业含铬废水和含氰废水的工艺流程．

已知：含铬废水中铬的存在形式为Cr₂O₇^2-，Cr元素常见的化合价+3、+6，含氰废水中有CN^-存在．
请回答下列问题：
（1）含氰废水中有CN^-存在，其中C元素的化合价为+2．
（2）向含铬废水中加下列哪种物质将pH调整到2～3，b（填字母）．
a．稀盐酸 b．稀硫酸 c．稀硝酸
（3）pH＞10时，图中反应Ⅱ中的NaClO可以将CN^-氧化为两种无毒物质，请写出反应的离子方程式2CN^-+5ClO^-+2OH^-═2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O．
（4）经过图中反应Ⅰ和图中反应Ⅱ后，将两种废水混合的目的是使两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应，以及发生中和反应．
（5）工业上也常用电解法处理酸性含铬废水，用耐酸电解槽，铁板作电极，槽中盛放酸性含Cr₂O₇^2-的废水，原理示意图如图2：

阳极区域溶液中发生反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．若不考虑气体的溶解，当收集到H₂ 13.44L（标准状况）时，被还原的Cr₂O₇^2-物质的量为0.1mol．为了使Cr³⁺和Fe³⁺转化为Fe （OH）₃和Cr（OH）₃沉淀，向反应后的溶液中加入一定量的烧碱，若溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-12 mol•L^-1，则溶液中c （Cr³⁺）=3×10^-5mol•L^-1．（已知：Ksp[Fe （OH）₃]=4.0×10^-38，Ksp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）
（6）在25℃下，将a mol•L^-1 NaCN溶液与0.01mol•L^-1盐酸等体积混合（忽略溶液体积变化），反应后测得溶液pH=7，HCN的电离常数Ka为（100a-1）×10^-7．（用含a的代数式表示）

分析（1）N元素表现-3价，元素化合价代数和等于离子所带电荷；
（2）含铬废水中铬的存在形式为Cr₂O₇^2-，调节pH转化为CrO₄^2-，再用亚硫酸钠将其还原为Cr³⁺，加入酸不能有强氧化性，易减少还原剂的用量，而加入盐酸易被氧化为氯气；
（3）pH＞10时，反应Ⅱ中的NaClO可以将CN^-氧化为两种无毒物质，NaClO将CN^-氧化为碳酸根和氮气；
（4）反应Ⅰ、Ⅱ分别为酸性、碱性，混合可发生中和反应，且分别含有还原性、氧化性物质，可发生氧化还原反应；
（5）右室生成氢气，为阴极室，左室为阳极室，Fe放电生成亚铁离子将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；
根据电子转移守恒计算亚铁离子物质的量，再根据离子方程式计算被还原的Cr₂O₇^2-物质的量；
Ksp[Fe （OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38，Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.0×10^-31，联立计算c （Cr³⁺）；
（6）混合后溶液中pH=7，可知c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7 mol•L^-1，由电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）+c（Cl^-），计算混合后溶液中c（CN^-），根据物料守恒c（CN^-）+c（HCN）=c（Na⁺）计算混合后溶液中c（HCN），电离平衡常数Ka（HCN）=$\frac{c（C{N}^{-}）×c（{H}^{+}）}{c（HCN）}$．

解答解：（1）N元素表现-3价，元素化合价代数和等于离子所带电荷，可知C元素化合价为+2，
故答案为：+2；
（2）含铬废水中铬的存在形式为Cr₂O₇^2-，调节pH转化为CrO₄^2-，再用亚硫酸钠将其还原为Cr³⁺，硝酸具有强氧化性，可以氧化亚硫酸钠，而加入盐酸易被氧化为氯气，需要用硫酸调节pH，
故答案为：b；
（3）pH＞10时，反应Ⅱ中的NaClO可以将CN^-氧化为两种无毒物质，NaClO将CN^-氧化为碳酸根和氮气，反应离子方程式为：2CN^-+5ClO^-+2OH^-═2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O，
故答案为：2CN^-+5ClO^-+2OH^-═2CO₃^2-+N₂↑+5Cl^-+H₂O；
（4）两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应；发生中和反应（或者可减少后续加入NaOH的量）；混合后pH增大，反应Ⅰ中的Cr³⁺可能生成Cr（OH）₃沉淀可减少后续加入NaOH的量，
故答案为：使两个反应中过量的氧化剂和还原剂反应，以及发生中和反应；
（5）右室生成氢气，为阴极室，左室为阳极室，Fe放电生成亚铁离子将Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，阳极区发生的离子方程式：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
生成氢气物质的量为$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，根据电子转移守恒，亚铁离子物质的量为0.6mol，再根据离子方程式，可知被还原的Cr₂O₇^2-物质的量为0.6mol×$\frac{1}{6}$=0.1mol；
溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-12 mol•L^-1，Ksp[Fe （OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38，Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=6.0×10^-31，联立可得c （Cr³⁺）=3×10^-5 mol•L^-1，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；0.1mol；3×10^-5；
（6）混合后溶液中pH=7，可知c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7 mol•L^-1，由电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CN^-）+c（Cl^-），混合后溶液中c（CN^-）=c（Na⁺）-c（Cl^-）=（0.5a-0.005）mol/L，根据物料守恒c（CN^-）+c（HCN）=c（Na⁺），可知混合后溶液中c（HCN）=0.5a mol/L-（0.5a-0.005）mol/L=0.005mol/L，电离平衡常数Ka（HCN）=$\frac{c（C{N}^{-}）×c（{H}^{+}）}{c（HCN）}$=$\frac{（0.5a-0.005）×1{0}^{-7}}{0.005}$=（100a-1）×10^-7，
故答案为：（100a-1）×10^-7．

点评本题以废水处理为载体，考查物质的分离提纯、氧化还原反应、电解原理应用、电离平衡常数等，是对学生综合能力的考查，难度较大．

练习册系列答案

2．已知R²⁺离子核外有a个电子，b个中子．表示R原子组成正确的是（　　）

A．

${\;}_{a}^{b}$ R

B．

${\;}_{a-2}^{a+b-2}$ R

C．

${\;}_{a+2}^{a+b+2}$ R

D．

${\;}_{a-2}^{a+b}$ R

19．下列说法正确的是（　　）

	A．	0.1mol•L^-1的醋酸加水稀释，$\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$减小
	B．	向水中加入少量固体硫酸氢钠，c（H⁺）增大，K_W变大
	C．	体积、pH均相同的醋酸和盐酸完全溶解等量的镁粉（少量）后者用时少
	D．	常温下，V₁L pH=11的NaOH溶液与V₂L pH=3的HA溶液混合，若混合液显中性，则V₁≤V₂

6．在一个氧化还原反应的体系中，共有SO₂、O₂、Fe₂O₃、FeS₂四种物质．在反应中测得O₂和Fe₂O₃的物质的量随时间变化如图所示．下列有关判断中正确的是（　　）

	A．	O₂中只存在非极性共价键，SO₂是共价化合物
	B．	氧化剂是O₂，还原产物只有Fe₂O₃
	C．	每消耗22.4LO₂，即转移4N_A个电子
	D．	SO₂溶于水之后的溶液可以导电，所以SO₂是电解质

16．聚铁[化学式可表示为Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]，具有吸附、脱色、除臭作用，是无机高分子混凝剂净水材料．实验室利用黄铜矿废渣（主要成分为FeCuS₂和SiO₂）制取聚铁的化工流程如下：

回答下列问题：
（1）写出焙烧黄铜矿废渣时发生的主要反应的化学方程式4FeCuS₂+13O₂$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$8SO₂+2Fe₂O₃+4CuO．
（2）滤渣A的主要成分为SiO₂（填化学式）．
（3）本工艺流程中在硫酸铁、硫酸铜混合溶液中加入过量的Fe（填X的化学式），过滤得到硫酸亚铁溶液和滤渣B，要使滤渣B中两种成分分离开来，最简单的方法是磁铁吸附．
（4）将硫酸亚铁溶液、硫酸混合搅拌，当温度升高到30～45℃时，通过加料管缓慢加入H₂O₂可制得聚铁，此步骤的温度不能过高，其原因是温度过高，双氧水会分解，工业上此过程应在B中进行（填字母）
A．沸腾炉 B．反应釜 C．回转窑 D蒸馏塔
（5）流程中可循环利用的物质有Fe、H₂SO₄．
（6）当生成1mol聚铁时，理论上消耗30%H₂O₂（密度为1.11g/cm³）102.1mL．

3．某化学兴趣小组拟探究锡及锡的化合物的部分性质．经查阅资料知：Sn的熔点231℃；SnC1₂易被氧化，且易水解；Sn（OH）₂常温下易分解，SnCl₄常温下为无色液体，熔点-33℃，沸点114.1℃，请回答下列问题：
（1）该小组用以下流程制备SnSO₄晶体．

①操作Ⅱ所需的实验仪器为蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、三脚架（或带铁圈的铁架台）、火柴．
②过滤操作中玻璃棒的使用的注意事项为玻瑞棒有一定倾斜角；引流时烧杯尖嘴紧靠在玻璃棒上；玻瑞棒未端轻靠在多层滤纸上．
③操作I为沉淀的洗涤．请简述如何判断沉淀是否洗涤干净取洗涤液少许于试管中．滴入用HNO₃酸化的AgNO₃溶液．若无明显现象，则证明洗涤干净，否则洗涤不干净．
（2）用熔融的锡与干燥的氯气制备SnCl₄，提供的装置如下：

①装置Ⅲ为冷凝管，则水流从Q进入．
②请用大写英文字母按从左到右顺序连接组装仪器BJIKACDGHE．
③有同学指出②中连接的实验装置存在不足，不足之处为缺少尾气处理装置．
（3）测定锡粉质量分数的步骤为：取锡粉1.226g溶于盐酸中，加入过量的FeCl₃溶液，再用0.1000mol/LK₂Cr₂O₇溶液滴定Fe²⁺，消耗K₂Cr₂O₇溶液32.00mL，发生的反应为：6FeC1₂+K₂Cr₂O₇+14HC1═6FeC1₃+2KC1+2Cr C1₃+7H₂O．则锡粉的质量分数为（杂质不参与反应）93.18%．

20．为测定某血液样品中钙离子的含量，可取该样品2.00mL用蒸馏水稀释后，向其中加入足量草酸铵（NH₄）₂C₂O₄晶体，反应生成CaC₂O₄沉淀．将沉淀用稀硫酸处理得H₂C₂O₄后，再用1.000×10^-4mol•L^-1酸性KMnO₄标准溶液滴定，到达终点时用去20.00mL标准液．则下列说法中错误的是（　　）

	A．	用酸性KMnO₄（aq）滴定H₂C₂O₄（aq）的离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
	B．	KMnO₄标准溶液应用式碱滴定管盛装
	C．	滴定终点时的现象为：最后1滴标准KMnO₄（aq）使锥形瓶中溶液由无色变为浅紫色，且约半分钟内不褪色
	D．	经计算该样品中钙离子浓度为1.000×10^-4g•mL^-1

1．已知1～18号元素的离子_aW³⁺、_bX⁺、_cY^2-、_dZ^-都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（　　）

	A．	质子数c＞d，离子的还原性Y^2-＞Z^-		B．	氢化物的稳定性H₂Y＞HZ
	C．	原子半径X＜W，第一电离能X＜W		D．	电负性Z＞Y＞W＞X

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