题目内容

【题目】对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。硫酸厂的酸性废水中砷(As)元素(主要以H3AsO3形式存在)含量极高,为控制砷的排放,某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题:

(1)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4 mol·L-1,则c(AsO43-)不超过 ____mol·L-1。

(2)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷 (弱酸H3AsO4),此时MnO2被还原为Mn2+,该反应的离子方程式为_________________。

(3)砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25 ℃)为Ka1=5.6×10-3,Ka2=1.7×10-7,Ka3=4.0×10-12,第三步电离的平衡常数表达式为Ka3=_________,Na3AsO4第一步水解的离子方程式为AsO43-+H2OHAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数(25 ℃)为____。

【答案】5.7×10-17 2H++MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2++H2O 2.5×10-3

【解析】

本题主要考查难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质。

(1)依据溶度积常数计算得到AsO43-的浓度;

(2)根据反应物和生成物关系并结合元素化合价的变化配平方程式;

(3)H3AsO4的第三步电离式为HAsO42-H++AsO43-,依此写出电离的平衡常数的表达式;依据水解常数与电离常数及Kw的关系计算。

(1)依据Ksp(FeAsO4)=c(Fe3+)·c(AsO43-)=5.7×1021;Fe3+的浓度为1.0×104molL1,则c(AsO43-)=Ksp(FeAsO4)/c(Fe3+)=5.7×1017mol/L;

(2)三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),则该反应的离子方程式为:2H++MnO2+H3AsO3===H3AsO4+Mn2++H2O;

(3)H3AsO4的第三步电离式为HAsO42-H++ AsO43-,所以第三步电离的平衡常数的表达式为;Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为:AsO43-+H2OHAsO42-+OH-,该步水解的平衡常数。

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【题目】(加试题)

(一)近年来化学家研究开发出用乙烯和乙酸为原料、杂多酸作催化剂合成乙酸乙酯的新工艺,不必生产乙醇或乙醛做中间体,使产品成本降低,具有明显经济优势。其合成的基本反应如下:

CH2=CH2(g)+CH3COOH(1) CH3COOC2H5(1)

(1)下列描述能说明固定容器中乙烯与乙酸合成乙酸乙酯的反应已达化学平衡的是___________。

A.乙酸、乙酸乙酯的浓度相同

B.酯化合成反应的速率与酯分解反应的速率相等

C.体系中气体密度一定

D.乙烯断开1mol碳碳双键的同时乙酸恰好消耗1mol

(2)在n(乙烯)与n(乙酸)物料比为1的条件下,某研究小组在不同压强下进行了在相同时间点乙酸乙酯的产率随温度的变化的测定实验,实验结果如图所示。回答下列问题:

①温度在60~90℃范围内,乙烯与乙酸酯化合成反应速率由大到小的顺序是___________[用v(P1)、v(P2)、v(P3)分别表示不同压强下的反应速率],分析其原因为______________________。

②在压强为P1MPa、温度超过80℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是______________________。

③根据测定实验结果分析,较适宜的生产条件是______________________(填出合适的压强和温度)。为提高乙酸乙酯的产量和纯度,可以采取的措施有______________________(任写出一条)。

(3)已知反应③的标准平衡常数,其中cΘ为标准浓度(1.0mol/L),p(C2H4)为平衡系统中C2H4的平衡分压,p(C2H4)=p总x(C2H4),x(C2H4)为平衡系统中C2H4的体积分数,pΘ为标准压强(1.0×105Pa)。若等物质的量的乙烯和乙酸在80℃和10MPa下反应,乙酸乙酯的平衡产率为80%,则KΘ=__________。

(二)某化学兴趣小组在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程(装置如图所示)。可供选择的试剂有:甲醇,空气,KOH溶液,其中物质b是__________,铝电极的电极反应为__________。

【题目】某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:

物质

BaSO4

BaCO3

AgI

AgCl

溶解度/g(20℃)

2.4×10-4

1.4×10-3

3.0×10-7

1.5×10-4

(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化

实验操作:

试剂A

试剂B

试剂C

加入盐酸后的现象

实验Ⅰ

BaCl2

Na2CO3

Na2SO4

……

实验Ⅱ

Na2SO4

Na2CO3

有少量气泡产生,沉淀部分溶解

① 实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,______。

② 实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是______。

③ 实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:______。

(2)探究AgCl和AgI之间的转化

实验Ⅲ:

实验Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b>0)。

装置

步骤

电压表读数

ⅰ.如图连接装置并加入试剂,闭合K

a

ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全

b

ⅲ.再向B中投入一定量NaCl (s)

c

ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量NaCl(s)

a

注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。

① 实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是______(填序号)。

a. AgNO3溶液 b. NaCl溶液 c. KI溶液

② 实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是______。

③ 结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:______。

④ 实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是______。

(3)综合实验Ⅰ~Ⅳ,可得出结论: ______。

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