题目内容

【题目】某工业废水中含有CN-和Cr2O72-等离子,需经污水处理达标后才能排放,污水处理厂拟用下列流程进行处理:

回答下列问题:

(1)步骤②中,CN-被ClO-氧化为CNO-的离子方程式为_______________。

(2)步骤④的反应为S2+Cr2O72-+H+SO42-+Cr3++H2O(未配平), 则每消耗0.4 molCr2O72-转移转移____mol e-。

(3)含Cr3+废水可以加入熟石灰进一步处理,目的是_________________。

(4)在25 ℃下,将a mol·L-1的NaCN溶液与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后测得溶液pH=7,用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka=____。若25 ℃时将浓度均为0.1 mol·L-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后,溶液呈碱性,则关于该溶液的说法不正确的是____(填字母)。

a.此溶液一定有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)

b.此溶液一定有c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)

c.混合溶液中水的电离程度一定大于该温度下纯水的电离程度

d.此溶液加入少量氢氧化钠或盐酸,溶液的pH变化不大

(5)除去废水中的阳离子:取水样于试管中,加入NaOH溶液观察到有蓝色沉淀生成,继续加至不再产生蓝色沉淀为止,再向溶液中加入一定量的Na2S溶液,蓝色沉淀转化成黑色沉淀。该过程中反应的离子方程式为_______、___________。

【答案】 CN-+ClO-CNO-+Cl- 2.4 调节废水的pH,使其转化成Cr(OH)3沉淀进而除去(其他合理答案也可) (100a-1)×10-7 mol·L-1 b Cu2++2OH-Cu(OH)2↓ Cu (OH)2(s)+S2-(aq)CuS(s)+2OH-(aq)

【解析】(1)步骤②中,碱性条件下,CN-离子与NaClO发生氧化还原反应生成CNO-、Cl-离子,离子反应为:CN-+ClO-═CNO-+Cl-;(2)步骤④的反应为S2+Cr2O72-+H+SO42-+Cr3++H2O(未配平),根据0.4 mol Cr2O72-等转化为Cr3+,铬元素化合价降低3价,0.4molCr2O72-共得到了0.4×(2×3)mol=2.4mol;(3)含Cr3+废水可以加入熟石灰进一步处理,目的是调节废水的pH,使其转化成Cr(OH)3沉淀进而除去(其他合理答案也可) ;(4)由电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)+c(Cl-)及pH=7,可知c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,c(CN-)=c(Na+)-c(Cl-)=a/2mol·L-1-0.01/2mol·L-1,再根据物料守恒:c(CN-)+c(HCN)=c(Na+)=a/2mol·L-1;Ka﹦c(H+).c(CN-)/c(HCN)=

= (100a-1)×10-7 mol·L-1;若25℃时将浓度均为0.1mol·L-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后,混合后得溶液中c(HCN)=0.05 mol·L-1,c(NaCN)=0.05 mol·L-1,溶液呈碱性,说明NaCN水解程度大于HCN的电离程度;a、据电荷守恒可知c(H+)+c(Na+)=c(CN-)+c(OH-),此溶液一定有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-),故a正确;b.由物料守恒可知c(HCN)+c(CN-)=0.1mol·L-1,所以c(HCN)+c(CN-)=2c(Na+),故b错误;c.若25℃时将浓度均为0.1mol·L-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后,混合后得溶液中c(HCN)=0.05 mol·L-1,c(NaCN)=0.05 mol·L-1,溶液呈碱性,说明NaCN水解程度大于HCN的电离程度,混合溶液中水的电离程度一定大于该温度下纯水的电离程度,故c正确;d.若25℃时将浓度均为0.1mol·L-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后形成缓冲溶液,此溶液加入少量氢氧化钠抑制水解,促进电离,加入盐酸抑制电离促进水解,溶液酸碱性变化不大,所以溶液的pH变化不大,故d正确;故选b。(5)蓝色沉淀为Cu(OH)2,CuS(s)比Cu(OH)2(s)更难溶,发生了沉淀的转化,反应方程式为:Cu2++2OH-Cu(OH)2↓ (7). Cu (OH)2(s)+S2-(aq)CuS(s)+2OH-(aq)

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【题目】开发新能源是解决环境污染的重要举措,其中甲醇、乙醇、甲烷都是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。

(1)已知:①C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH1=-1366.8kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44 kJ/mol。

乙醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为:______________________。

(2)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1,用Pt作电极材料,用氢氧化钾溶液作电解质溶液,在两个电极上分别充入甲醇和氧气。

①写出燃料电池负极的电极反应式_________________。

②若利用该燃料电池提供电源,与图1右边烧杯相连,在铁件表面镀铜,则铁件应是_______极(填“A”或“B”);当铁件的质量增重6.4g时,燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为________L。

(3)某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后如上图2作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量表达式为_____________(法拉第常数F=9.65×l04C/ mol),最多能产生的氯气体积为_____L(标准状况)。

(4)电解法可消除甲醇对水质造成的污染,原理是:通电将Co2+在阳极氧化成Co3+,生成的Co3+将甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯除去Co2+),现用如图3所示装置模拟上述过程,则Co2+在阳极的电极反应式为________________________除去甲醇的离子方程式为______________________________。

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