题目内容

20．元素铬及其化合物工业用途广泛，但含+6价铬的污水会损害环境．电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2O32-，处理该废水常用直接沉淀法或还原沉淀法．
I．直接沉淀法
（1）已知含铬废水中存在着平衡：Cr2O32-+H2O?2CrO42-+2H+．在实际工业生产中，加入沉淀剂BaCl2溶液之前还要加入一定量的NaOH，这样有利于沉淀的生成，则生成沉淀的化学式为BaCrO4
Ⅱ，还原沉淀法

（2）下列溶液中可以代替上述流程中Na2S2O3溶液的是AD（填选项序号）．
A．FeSO4溶液B．浓H2SO4C．酸性KMnO4溶液D．Na2SO3溶液
（3）上述流程中，每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole-，则加入Na2S2O3溶液时发生反应的离子方程式为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O
（4）Cr（OH）3的化学性质与Al（OH）3相似，在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，原因可用离子方程式表示：Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O
（5）实际工业生产中有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Mn++nNa++MRn，其中NaH为阳离子交换树脂，Mn+为要测定的离子．
①阳离子交换树脂的原材料之一是聚苯乙烯，其单体为笨乙烯（　　），聚苯乙烯的化学式为
②某次测定过程中，pH=5的废水经过阳离子交换树脂后，测得溶液中Na+比交换前增加了4.6×10-2g•L-1，则该条件下Cr（OH）3的Kφ的值为6.7×10-31．

分析 Ⅰ、（1）氢氧根离子和氢离子反应生成水，促使平衡Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+右移，有利于铬元素转化为铬酸钡（BaCrO4）沉淀；
Ⅱ、含Cr2O72-离子的废水加入Na2S2O3溶液调节溶液PH=2-3，还原重铬酸根离子得到Cr3+离子的溶液，加入氢氧化钠溶液控制溶液PH生成Cr（OH）3；
（2）可以代替上述流程中Na2S2O3溶液，需要具有还原性，能还原重铬酸根离子；
（3）每消耗0.1mol Na2S2O3转移0.8mol e-，Na2S2O3 ～2SO42-～8e-，Cr2O72-～2Cr3+～6e-，依据氧化还原反应电子守恒分析配平书写氧化还原反应的离子方程式；
（4）Cr（OH）3的化学性质与Al（OH）3相似，显示两性，可以溶解在强酸、强碱溶液中；
（5）①聚苯乙烯是苯乙烯一定条件下发生的加成聚合反应，生成了高分子化合物聚苯乙烯；
②阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Mn++nNaR═nNa++MRn，其中NaR为阳离子交换树脂，Mn+为要测定的离子，计算被交换的离子Cr3+浓度，将pH=5的废水中氢氧根离子浓度为10-9mol/L，结合溶度积常数概念计算Ksp．

解答 解：Ⅰ、（1）含铬废水中存在着平衡：Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+．在实际工业生产中，加入沉淀剂BaCl2溶液之前还要加入一定量的NaOH，这样有利于沉淀的生成，氢氧根离子和氢离子反应生成水，促使平衡正向进行，有利于铬元素转化为铬酸钡沉淀，则生成沉淀的化学式为：BaCrO4；
故答案为：BaCrO4；
Ⅱ、（2）可以代替上述流程中Na2S2O3溶液，需要具有还原性，能还原重铬酸根离子；
A．FeSO4溶液中亚铁离子具有还原性，可以还原Cr2O72-离子，故A符合；
B．浓H2SO4 具有强氧化性，不能表现还原性，不能还原Cr2O72-，故B不符合；
C．酸性KMnO4 是强氧化剂不能还原Cr2O72-，故C不符合；
D．Na2SO3溶液中亚硫酸根离子具有还原性，可以还原Cr2O72-，故D符合；
故答案为：AD；
（3）每消耗0.1mol Na2S2O3转移0.8mol e-，Na2S2O3 ～2SO42-～8e-，Cr2O72-～2Cr3+～6e-，依据氧化还原反应电子守恒配平书写，3Na2S2O3 ～6SO42-～24e-，4Cr2O72-～8Cr3+～24e-，得到的氧化还原反应的离子方程式为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O；
故答案为：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O；
（4）在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的PH不能过高，Cr（OH）3的化学性质与Al（OH）3相似，Cr（OH）3可以溶解在过量的氢氧化钠溶液中，可用离子方程式表示原因为：Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O；
故答案为：Cr（OH）3+OH-=CrO2-+2H2O；
　（5）①聚苯乙烯是苯乙烯一定条件下发生的加成聚合反应，生成了高分子化合物聚苯乙烯，其单体为苯乙烯（CH=CH2），反应为：nCH=CH2→，故答案为：；

②阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Cr3++3NaR═3Na++CrR3，其中NaR为阳离子交换树脂，Mn+为要测定的离子Cr3+，Na+比交换前增加了4.6×10-2g•L-1，物质的量浓度=$\frac{4.6}{23}×1{0}^{-2}$mol/L=2×10-3mol/L，计算被交换的离子Cr3+浓度=$\frac{1}{3}$×2×10-3mol/L，Cr（OH）3（s）?3c（OH-）+c（Cr3+），将pH=5的废水经过阳离子交换树脂后，溶液中c（OH-）=10-9mol/L，Ksp=c3（OH-）c（Cr3+）=[10-9]3×$\frac{1}{3}$×2×10-3mol/L=6.7×10-31，
故答案为：6.7×10-31．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法和过程分析，离子方程式书写，溶度积常数的计算应用，主要是氧化还原反应的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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13．对于CCl2F2（商品名称是氟利昂-12），下列有关叙述正确的是（　　）
A．有两种同分异构体B．是非极性分子
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11．某化学兴趣小组为探索铜与浓硫酸的反应，用如图所示装置进行有关实验．
甲组取ag铜片和一定量的浓硫酸放入试管中加热，直到反应完毕，最后发现试管中还有一定量的H2SO4和Cu剩余．
（1）写出装置A中所发生反应的化学方程式：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+2H2O+SO2↑；
（2）若用含0.2mlH2SO4的浓硫酸与过量铜片共热，能否收集到0.1molSO2？不能（填“能”或“不能”）．
（3）当集气瓶B中的气体收集满时，装置C中有可能观察到的现象是：品红溶液褪色．
（4）为什么有一定量的余酸却未能使Cu完全溶解，你认为原因是稀硫酸不与Cu反应．
（5）乙组同学认为：实验装置C有可能造成环境污染，乙组学生设计了最简单方法给予解决：在C试管口塞上一团沾有NaOH（填化学式）溶液的棉花．
（6）为了证明反应结束后的试管中的确有剩余的稀硫酸，可选择的试剂是AB．
A．铁粉　B．Na2CO3溶液　C．BaCl2溶液．
8．上世纪50年代日本西部的婴儿大批发生贫血、腹泻、呕吐等症状，经调查都是食用“森永”牌奶粉所致，化验发现奶粉中含As量极高，As的来源是由于加入奶粉中的稳定剂Na2HPO4中含As严重超标．所以，切勿忽视添加剂的规格及级别，决不能随便代用．As在元素周期表中的位置是（　　）
A．第四周期IVA族B．第五周期IVA族C．第四周期VA族D．第五周期VA族
15．辉铜矿是重要的自然界中铜的主要矿物之一，其主要成分为Cu2s，还含有Fe3O4、SiO2及一些不溶性杂质．以辉铜矿为原料生产碱式碳酸铜及综合利用，工艺流程如下所示：

已知：①Cu（OH）2可以溶于NH3•H2O生成【Cu（NH3）4]2+
②Cu（OH）2温度超过80℃会分解成CuO和水
（1）实验室配置50OmL4.0mo1•L-1盐酸，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还需要500ml容量瓶、胶头滴管．
（2）滤渣B可用于工业上制取粗硅，化学方程式为SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO．
（3）向溶液C中加入氨水必须过量，其目的是使Cu2+完全转化为[Cu（NH3）4]2+，防止因生成Cu（OH）2沉淀而损失，滤渣D的成分为Fe（OH）3．
 （4）蒸氨的过程发生的反应包括：①[Cu（NH3）4]2+（aq）?Cu2+（aq）+4NH3（aq）；
②Cu2++2H2O?Cu（OH）2+2H+；
③Cu（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H2O．
（5）气体X可以用NH3•H2O吸收得到溶液G，溶液G中的阴离子除了OH-外还有SO32-，HSO3-．
（6）若辉铜矿为ag，以石墨作电极电解溶液F，阴极质量增加为mg，则辉铜矿中Cu2S的质量百分数为$\frac{160m}{128a}$×100%．【M（Cu）=64  M（Cu2S）=160】．
5．有机反应中常用镍作催化剂．某镍催化剂中含Ni 64.0%、Al 24.3%、Fe 1.4%，其余为C、H、O、N等元素．
（1）氰酸（HOCN）的结构式是N≡C-O-H，其中碳原子的杂化方式是sp，根据等电子体原理，可推测氰酸根离子的空间构型是直线型．
（2）用Cr2O3作原料，铝粉作还原剂的铝热法是生产金属铬的主要方法之一，该反应是一个自发放热反应，由此可判断Cr-O键和Al-O键中Al-O键更强．研究发现气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，可溶于非极性溶剂，分子中原子间成键的关系如图所示．由此可知该分子是非极性  （填“极性”或“非极性”）的．请在图中是配位键的斜线上加上箭头．
（3）铁有α、γ、δ三种晶体构型，其中α-Fe单质为体心立方晶体，δ-Fe单质为简单立方晶体．则这两种晶体结构中铁原子的配位数之比是4：3，设α-Fe晶胞边长为a nm，δ-Fe晶胞边长为bnm，则这两种晶体的密度比为2b3：a3．（用a、b的代数式表示）
（4）氧化镍（NiO ）是一种纳米材料，比表面积S（m2/g）是评价纳米材料的重要参数之一（纳米粒子按球形计）． 基态Ni2+有2 个未成对电子，已知氧化镍的密度为ρg/cm3；其纳米粒子的直径为Dnm，列式表示其比表面积$\frac{6000}{Dρ}$m2/g．
12．为了解决空气污染危机，中国煤炭业制定了“煤制气”计划．工业上可用煤生产合成气（CO和H2），也可用煤制天然气．
（1）已知：①CO（g）+H2O（g）═H2（g）+CO2（g）△H=-41kJ•mol-1
②C（s）+2H2（g）═CH4（g）△H=-73kJ•mol-1
③2CO（g）═C（s）+CO2（g）△H=-171kJ•mol-1
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-162 kJ•mol-1．
（2）利用合成气可制备新型燃料甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H，下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
①由表中数据可判断该反应的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为80%，此时的温度为250℃（从上表中选择）．
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的离子方程式为2CH3OH+3O2+4OH-═2CO32-+6H2O．
9．将含有0.4mol CuSO4和0.2mol NaCl水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3mol Cu，另一电极上析出气体在标况下的体积为（　　）
A．4.48LB．5.6LC．6.72LD．13.44L
10．请用化学用语表示下列内容．
氢气：H2；铝离子：Al3+；3个水分子：3H2O；碳酸根离子：CO32-；  氯化锌中锌元素的化合价：+2．

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