题目内容

19．工业废水中含有流失的生产用料、中间产物和产品，以及生产过程中产生的污染物．随着工业的迅速发展，废水的排放量迅速增加，严重威胁人类的健康和安全，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要．图是含铬工业废水和含氰废水的处理流程：

请回答下列问题：
（1）电镀废水中的铬主要以CrO42-形式存在，其中Cr元素的化合价为+6．
（2）酸性条件下，CrO42-极易被还原剂还原为毒性较小的Cr3+．图中“反应Ⅰ”的离子方程式为2CrO42-+3SO32-+10H+=2Cr3++3SO42-+5H2O．
（3）pH＞10时，“反应Ⅱ”中的NaClO可快速地将氰离子（CN-）氧化为无毒的两种物质，这两种物质是N2、CO32（写化学式）；若pH＜8.5，则生成剧毒的CNCl气体（沸点13.1℃），写出该反应的离子方程式CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-．
（4）经过“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”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）含氰废水及含铬废水可以通过电化学的方法进行无害化处理．
①可采用惰性电极对含氰废水进行电解，氰离子在碱性条件下被氧化为无毒的物质，该电解工艺中，阳极电极反应是2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑+6H2O．
②电解法处理酸性含铬废水（若铬元素以Cr2O72-形式存在）时，以铁板和石墨作电极，处理过程中存在反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O．则阳极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，当有1mol Cr2O72-被还原时，电路中转移的电子为12mol．

分析 （1）CrO42-中Cr元素的化合价为+6价；
（2）亚硫酸钠具有还原性，与CrO42-发生氧化还原反应生成Cr3+和硫酸钠；
（3）在碱性条件下，NaClO将CN-氧化为碳酸根和氮气，碱性条件下生成生成碳酸根离子；若pH＜8.5，则生成剧毒的CNCl气体，结合电荷守恒，质量守恒书写离子方程式；
（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）①氰离子在碱性条件下被氧化为无毒的物质，应被氧化生成氮气；
②铁为阳极，可被氧化生成亚铁离子，结合关系式6Fe～12e-～6Fe2+～Cr2O72-计算．

解答 解：（1）由化合价代数和为0可知CrO42-中Cr元素的化合价为+6价，故答案为：+6；
（2）亚硫酸钠具有还原性，与CrO42-发生氧化还原反应生成Cr3+和硫酸钠，反应的离子方程式为2CrO42-+3SO32-+10H+=2Cr3++3SO42-+5H2O，
故答案为：2CrO42-+3SO32-+10H+=2Cr3++3SO42-+5H2O；
（3）碱性条件下，NaClO将CN-氧化为碳酸根和氮气，碱性条件下生成生成碳酸根离子，反应方程式为：5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O，若pH＜8.5，则生成剧毒的CNCl气体，反应的离子方程式为CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-，
故答案为：N2、CO32；CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-；
（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，经过“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”将两种废水混合，可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，
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）①氰离子在碱性条件下被氧化为无毒的物质，应被氧化生成氮气，为阳极反应，电极方程式为2 CN-+12OH--10e-=2 CO32-+N2↑+6H2O，
故答案为：2 CN-+12OH--10e-=2 CO32-+N2↑+6H2O；
 ②铁为阳极，可被氧化生成亚铁离子，电极方程式为Fe-2e-=Fe2+，反应的关系式为6Fe～12e-～6Fe2+～Cr2O72-，当有1mol Cr2O72-被还原时，有12mol电子转移，
故答案为：Fe-2e-=Fe2+；12．

点评 本题考查物质的分离提纯的综合实验设计，侧重于分离、提纯方案的设计和操作、电解原理、氧化还原反应等，清楚发生的电极反应是解题的关键，题目难度中等，注意把握题给信息和电极方程式的书写．

练习册系列答案
相关题目
9．氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用．

（1）室温下，0.1mol/L的亚硝酸（HNO2）、次氯酸的电离常数Ka 分别为：7.1×10-6，2.98×10-9．HNO2的酸性比HClO强（填“强”、“弱”）；将0.1mol/L的亚硝酸加水稀释100倍，c（H+）减小（填“不变”、“增大”或“减小”），Ka值不变（同上）
（2）NaNO2与NaCl都是白色粉末且都有咸味，但NaNO2有毒，具有致癌性．通常它们可以通过加入热的白醋（CH3COOH）鉴别，NaNO2遇到白醋会产生一种红棕色气体和一种无色气体，它们的组成元素相同．该反应的离子方程式为2NO2-+2CH3COOH═NO2+NO+2CH3COO-+H2O．
（3）磷及部分重要化合物的相互转化如图甲所示．
①“步骤Ⅰ”为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，焦炭的作用是作还原剂．
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/LCuSO4溶液冲洗，“步骤Ⅱ”涉及的反应中氧化剂是CuSO4和P4．
（4）若处理后的废水中c（PO43-）=4×10-7mol/L，则溶液中c（Ca2+）不会超过5×10-6mol/L．（Kap[Ca2（PO4）3]=2×10-29）
（5）某“液氨--液氧”燃料电池装置示意图如图乙所示，该燃料电池以NaOH为电解质．该电池在工作时，“电极2”为正极（填“正”或“负”）；“电极1”表面发生的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
10．如图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物，已知：
①反应C+G$\stackrel{高温}{→}$B+H能放出大量的热，G是红综色固体粉末；
②I是一种常见的温室气体，它和E可以发生反应：2E+I$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2F+D，F中的E元素的质量分数为60%．
回答问题：
（1）①中反应的化学方程式为2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe；
（2）1.6gG溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，至少需要铜粉0.64克；
（3）C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，反应后的溶液与过量的化合物I反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓；
（4）E与I反应的化学方程式为2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；
（5）写出H物质在工业上的一种用途耐火材料或炼铝；
（6）将一定量的B完全溶于过量盐酸中，然后通入0.005molCl2，再加入0.01mol重铬酸钾晶体（K2Cr2O7），恰好使溶液中B2+全部转化为B3+，铬元素本身被还原为+3价铬离子．通过计算确定原B的物质的量为D．
A．0.01mol      B．0.03mol      C．0.04mol      D．0.07mol．
7．研究铁及其化合物对生产生活具有重要的意义．
（1）已知25℃，101kPa时：
4Fe（s）+3O2（g）═2Fe2O3（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）═2FeCO3（s）△H=-1480kJ/mol
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是4FeCO3（s）+O2（g）=2Fe2O3（s）+4CO2（g）△H=-260kJ/mol．
（2）一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g），已知该反应的平衡常数（K）与温度（T）的关系如图甲所示：

①该反应△H＞0（填“＜”或“＞”）．
②下列措施中能使平衡时c（CO）/c（CO2）增大的是A（填序号）．
A．升高温度        B．增大压强       C．充入一定量CO      D．再加入一些铁粉
③一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示，8分钟内，CO的平均反应速率v（CO）=0.0625mol/（L•min）．计算该反应的平衡常数K=2.5．
（3）铁的重要化合物高铁酸钠是一种饮用水消毒剂，具有氧化能力强、安全性好等优点．
①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na2FeO4+3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O．
②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe（OH）3生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O．
14．下列各组物质在溶液中进行反应，可以用同一离子方程式表示的是（　　）
A．Na2CO3和HNO3；NaHCO3和HNO3B．BaCl2和Na2CO3；Ba（OH）2和K2CO3
C．Ba（OH）2和NaHSO4；Ba（OH）2和H2SO4D．NaOH和HF；Ba（OH）2和HNO3
4．Q、R、X、M、Y、Z是周期表前四周期的五种元素，原子序数依次递增．已知：
①Z位于ds区，最外能层有单电子，其余的均为短周期主族元素； 
②Y原子价电子（外围电子）排布msnmpn，M的基态原子2p能级有1个单电子
③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4．回答下列问题：
（1）基态Z2+的价电子排布式是1s22s22p63s23p63d9．
（2）在[Z（NH3）4]2+离子中，Z2+的空轨道接受NH3分子提供的孤电子对形成配位键．
（3）Q和Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是b．
a．稳定性：甲＞乙，沸点：甲＞乙    b．稳定性：甲＞乙，沸点：甲＜乙
c．稳定性：甲＜乙，沸点：甲＜乙    d．稳定性：甲＜乙，沸点：甲＞乙
（4）写出由R、X两元素组成的与N3-互为等电子体的微粒（分子和离子各一种）N2O、NO2+．
（5）X、M两元素形成的化合物XM2的VSEPR模型名称为四面体形，已知XM2分子的极性比水分子的极性弱，其原因是OF2和H2O均为V形分子且中心原子孤电子对均为2对，F于O的电负性差值比O与H的电负性差值小．
11．四种短周期元素A、B、C、D的性质或结构信息如下：
信息①原子半径大小：A＞B＞C＞D
信息②四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质：

请根据上述信息回答下列问题．
（1）B元素在周期表中的位置第2周期IVA族；
（2）BC2分子的电子式；
（3）A元素的单质与物质甲发生反应的离子方程式Cl2+H2O?H++Cl-+HClO；
（4）丙的钠盐溶液呈碱性，用化学用语表示其原因ClO-+H2OHClO+OH-；
（5）物质丁的元素组成和甲相同，丁分子具有18电子结构．向盛有一定浓度丁溶液的试管中，逐滴加入用少量稀硫酸酸化的硫酸亚铁溶液．滴加过程中的现象是：
①$\underset{\stackrel{\;}{浅}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{绿}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{色}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{溶}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{液}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{变}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{成}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{深}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{棕}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{黄}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{色}}{•}$；
②$\underset{\stackrel{\;}{有}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{少}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{量}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{气}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{泡}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{出}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{现}}{•}$（经验证是氧气），$\underset{\stackrel{\;}{片}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{刻}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{后}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{反}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{应}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{变}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{得}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{剧}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{烈}}{•}$，并放出较多热量，继续滴加溶液，静置一段时间；
③$\underset{\stackrel{\;}{试}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{管}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{底}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{部}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{出}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{现}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{红}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{褐}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{色}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{沉}}{•}$$\underset{\stackrel{\;}{淀}}{•}$．向浊液中再滴入稀硫酸，沉淀溶解，溶液呈黄色．
请用化学方程式或离子方程式及必要的文字解释①、②、③中加点的字．
①发生反应2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，浅绿色Fe2+被过氧化氢氧化成黄色Fe3+；
②过氧化氢分解可产生氧气，常温时反应2H2O2=2H2O+O2↑较慢，因而开始气泡少；受热并且被逐渐增多的Fe3+催化，使反应速率加快而剧烈；
③溶液中存在平衡Fe3++2H2O?Fe（OH）3+3H+，反应①使c（H+）降低且反应②放热，平衡正向移动，当水解出的Fe（OH）3较多时就聚集为沉淀．
8．咖啡酸（如图），存在于许多中药中，如野胡萝卜、光叶水苏、荞麦、木半夏等．咖啡酸有止血作用，特别对内脏的止血效果较好．
（1）咖啡酸的化学式是C9H8O4，咖啡酸中含氧官能团的名称为羧基和酚羟基．
（2）咖啡酸发生加聚反应的化学方程式．
（3）下列关于咖啡酸的说法正确的是B
A．1mol咖啡酸只与1mol溴反应
B．咖啡酸有一种同分异构体的苯环上连4个羟基
C．咖啡酸的水溶液中滴加氯化铁溶液显血红色
D．可以用高锰酸钾或溴水检验咖啡酸分子中所含的碳碳双键
（4）写出1分子咖啡酸与2分子CH3COCl在一定条件下发生反应生成酯的化学方程式．
（5）A是咖啡酸的一种同分异构体，A中苯环上的取代基仅1个，1molA能与2molNaHCO3反应，A的结构简式为C6H6CH（COOH）2．
9．下列离子方程式正确的是（　　）
A．NaHCO3溶液呈碱性的原因：HCO3-+H2O?CO32-+H3O+
B．向明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至沉淀质量最大：Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+AlO2-+2H2O
C．氢氧化铝溶于醋酸溶液：Al（OH）3+3H+═Al3++3H2O
D．氯化铝溶液中加入过量氨水Al3++4OH-═AlO2-+2H2O

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