【题目】含有K2Cr2O7的废水具有较强的毒性,工业上常用钡盐沉淀法处理含有K2Cr2O7的废水并回收重铬酸,具体的流程如下:
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已知:CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水,其它几种盐在常温下的溶度积常数如下表所示。
物质 | CaSO4 | CaCrO4 | BaCrO4 | BaSO4 |
溶度积 | 9.1×10-6 | 2.30×10-2 | 1.17×10-10 | 1.08×10-10 |
(1)用离子方程式表示K2Cr2O7溶液中同时存在K2CrO4的原因(将离子方程式补充完整):
+__________=
+__________。____________
(2)向滤液1中加入BaCl2·2H2O的目的,是使
从溶液中沉淀出来。
①结合上述流程说明熟石灰的作用:__________。
②结合表中数据,说明选用Ba2+而不选用Ca2+处理废水的理由:__________。
③研究温度对
沉淀效率的影响。实验结果如下:在相同的时间间隔内,不同温度下
的沉淀率
,如下图所示。
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已知:BaCrO4(s)
Ba2+(aq)+
ΔH>0
的沉淀效率随温度变化的原因是__________。
(3)向固体2中加入硫酸,回收重铬酸。
①硫酸浓度对重铬酸的回收率如下图所示。结合化学平衡移动原理,解释使用0.450mol/L的硫酸时,重铬酸的回收率明显高于使用0.225mol/L的硫酸的原因:__________。
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②回收重铬酸的原理如图所示。当硫酸浓度高于0.450mol/L时,重铬酸的回收率没有明显变化,其原因是__________。
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(4)综上所述,沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与__________有关。
【答案】 1 H2O 2 2 H+ 沉淀
;调节溶液pH,使
转化为
而沉淀 BaCrO4比CaCrO4更难溶,可以使
沉淀更完全 温度升高,沉淀速率加快 c(H2SO4)增大,则c(
)增大,与Ba2+生成沉淀,促进BaCrO4(s)
Ba2+(aq)+
(aq)ΔH>0平衡右移,c(
)增大;同时,c(H+)也增大,共同促进
+H2O
+2H+平衡左移,有利于生成更多的H2Cr2O7 BaSO4与BaCrO4溶解度接近,c(H2SO4)越大,越有利于生成BaSO4,包裹在BaCrO4外,使其难于接触H2SO4,阻碍重铬酸生成 受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响
【解析】含有K2Cr2O7的废水同时含有SO42,加入适量熟石灰过滤得到的固体1为硫酸钙和滤液1,向滤液1中加入BaCl22H2O的目的是使CrO42从溶液中沉淀出来,过滤得到固体2为BaCrO4,滤液2检测CrO42含量达标,向固体2中加入硫酸,回收重铬酸,同时生成固体3为硫酸钡沉淀。
(1). K2Cr2O7溶液中同时存在K2CrO4的原因是重铬酸根离子在水溶液中存在化学平衡生成铬酸根离子和氢离子,反应的离子方程式为Cr2O72+H2O2CrO42+2H+,故答案为:1、H2O、2、2、H+;
(2). ①. 根据表中物质的溶度积常数可知,熟石灰的作用是沉淀硫酸根离子,调节溶液pH使Cr2O72转化为CrO42而沉淀,故答案为:沉淀SO42-,调节溶液pH,使Cr2O72转化为CrO42而沉淀;
②. 根据表中数据可知,BaCrO4比CaCrO4更难溶,所以选用Ba2+处理废水可以使CrO42沉淀更完全,故答案为:BaCrO4比CaCrO4更难溶,可以使CrO42沉淀更完全;
③. 根据图象可知,CrO42的沉淀率随温度升高增大,沉淀速率加快,故答案为;温度升高,沉淀速率加快;
(3). ①. c(H2SO4)增大,则c(SO42-)增大,与Ba2+生成沉淀,促使
Ba2+(aq)+CrO42(aq)平衡右移,使c(CrO42)增大,同时c(H+)也增大,共同促使Cr2O72+H2O
2CrO42+2H+平衡左移,可以生成更多的H2Cr2O7,故答案为:c(H2SO4)增大,则c(SO42-)增大,与Ba2+生成沉淀,促使BaCrO4(s)
Ba2+(aq)+CrO42(aq)平衡右移,c(CrO42)增大,同时c(H+)也增大,共同促使Cr2O72+H2O
2CrO42+2H+平衡左移,可以生成更多的H2Cr2O7;
②. 根据表中各物质的溶度积常数可知,BaSO4与BaCrO4溶解度比较接近,c(H2SO4)越大,越有利于生成BaSO4,包裹在BaCrO4外,使其难与H2SO4接触,阻碍重铬酸生成,故答案为:BaSO4与BaCrO4溶解度接近,c(H2SO4)越大,越有利于生成BaSO4,包裹在BaCrO4外,使其难于接触H2SO4,阻碍重铬酸生成;
(4). 根据上述分析可知,沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与温度、浓度、溶液pH、硫酸浓度、沉淀颗粒等有关,受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等因素的影响,故答案为:受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响。
【题型】综合题
【结束】
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【题目】以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验 | 试剂 | 现象 | |
滴管 | 试管 | ||
| 0.2mol·L-1Na2SO3溶液 | 饱和Ag2SO4溶液 | Ⅰ.产生白色沉淀 |
0.2mol·L-1CuSO4 | Ⅱ.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀 | ||
0.1mol·L-1Al2(SO4)3溶液 | Ⅲ.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀 | ||
(1)经验检,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ:__________。
(2)经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含
,含有Cu+、Cu2+和
。
已知:Cu+
Cu+Cu2+,Cu2+
CuI↓(白色)+I2。
①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是__________。
②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和
。
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a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是__________。
b.证实沉淀中含有Cu2+和
的理由是__________。
(3)已知:Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无
,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和__________。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:
i.Al(OH)3所吸附;
ii.存在于铝的碱式盐中。对假设ii设计了对比实验,证实了假设ii成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一:
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步骤二:__________(按上图形式呈现)。
b.假设ii成立的实验证据是__________。
(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有__________。盐溶液间反应的多样性与__________有关。
【题目】酰苯胺作为一种常用药,具有解热镇痛的效果。实验室制备乙酰苯胺时,可以用苯胺与乙酸酐加热来制取,该反应放热:
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密度(g/mL) | 相对分子质量 | 颜色、状态 | 溶解性 | |
苯胺 | 1.04 | 93 | 无色油状液体 | 微溶于水, 易溶于乙醇、乙醚 |
乙酸酐 | 1.08 | 102 | 无色透明液体 | 遇水缓慢反应生成乙酸 |
乙酰苯胺 | 135 | 无色片状晶体, 熔点 114℃ | 不溶于冷水,可溶于热 水、乙醇、乙醚 |
实验步骤
①取5.00 mL苯胺,倒入100 mL锥形瓶中,加入20 mL水,在旋摇下分批加入6.00 mL 乙酸酐,搅拌均匀。若有结块现象产生,用玻璃棒将块状物研碎,再充分搅拌;
②反应完全后,及时把反应混合物转移到烧杯中,冷却后,抽滤,洗涤,得粗乙酰苯胺固体;
③将粗产品转移至150 mL烧杯中,加入适量水配制成 80 ℃的饱和溶液,再加入过量20%的水。稍冷后,加半匙活性炭,搅拌下将溶液煮沸3~5 min,_______,冷却结晶,抽滤、洗涤、晾干得乙酰苯胺纯品6.2 g。
请回答:
(1)反应温度过高会导致苯胺挥发,下列操作可控制反应温度,防止反应温度升高过快的是______。
A 加20 mL水 B 旋摇下分批加入6.0 mL乙酸酐
C 玻璃棒将块状物研碎 D 充分搅拌
(2)在步骤②中对粗产品进行洗涤需要用到以下操作:
a 加入洗涤剂至浸没固体;b 洗涤剂缓慢通过;c 关小水龙头;d 开大水龙头; e 重复 2~3 次。
请对以上操作做出正确的排序__________。
(3)步骤③加入过量 20%的水的目的是________,横线处的操作步骤是_________。
(4)下列说法不正确的是______。
A 活性炭吸附有色物质,可以提高产率
B 冷却时,室温冷却比冰水浴冷却更易得到大颗粒晶体便于抽滤
C 抽滤用如图装置,为防止倒吸,结束时可先关闭水龙头,后打开活塞a
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D 产品可放在表面皿上用热水浴烘干,烘干后可通过测量产品熔点判断产品纯度
(5)该实验的产率是___________。