Question

【題目】含有K2Cr2O7的廢水具有較強(qiáng)的毒性，工業(yè)上常用鋇鹽沉淀法處理含有K2Cr2O7的廢水并回收重鉻酸，具體的流程如下：

已知：CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水，其它幾種鹽在常溫下的溶度積常數(shù)如下表所示。

物質(zhì)	CaSO4	CaCrO4	BaCrO4	BaSO4
溶度積	9.1×10-6	2.30×10-2	1.17×10-10	1.08×10-10

（1）用離子方程式表示K2Cr2O7溶液中同時(shí)存在K2CrO4的原因（將離子方程式補(bǔ)充完整）：

+__________=+__________。____________

（2）向?yàn)V液1中加入BaCl2·2H2O的目的，是使從溶液中沉淀出來。

①結(jié)合上述流程說明熟石灰的作用：__________。

②結(jié)合表中數(shù)據(jù)，說明選用Ba2+而不選用Ca2+處理廢水的理由：__________。

③研究溫度對沉淀效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，不同溫度下的沉淀率，如下圖所示。

已知：BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ ΔH>0

的沉淀效率隨溫度變化的原因是__________。

（3）向固體2中加入硫酸，回收重鉻酸。

①硫酸濃度對重鉻酸的回收率如下圖所示。結(jié)合化學(xué)平衡移動原理，解釋使用0.450mol/L的硫酸時(shí)，重鉻酸的回收率明顯高于使用0.225mol/L的硫酸的原因：__________。

②回收重鉻酸的原理如圖所示。當(dāng)硫酸濃度高于0.450mol/L時(shí)，重鉻酸的回收率沒有明顯變化，其原因是__________。

（4）綜上所述，沉淀BaCrO4并進(jìn)一步回收重鉻酸的效果與__________有關(guān)。

【答案】 1 H2O 2 2 H+ 沉淀；調(diào)節(jié)溶液pH，使轉(zhuǎn)化為而沉淀 BaCrO4比CaCrO4更難溶，可以使沉淀更完全 溫度升高，沉淀速率加快 c(H2SO4)增大，則c()增大，與Ba2+生成沉淀，促進(jìn)BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ (aq)ΔH>0平衡右移，c()增大；同時(shí)，c(H+)也增大，共同促進(jìn)+H2O +2H+平衡左移，有利于生成更多的H2Cr2O7 BaSO4與BaCrO4溶解度接近，c(H2SO4)越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使其難于接觸H2SO4，阻礙重鉻酸生成 受到溶液pH、溫度、H2SO4濃度、BaCrO4顆粒大小等影響

【解析】含有K2Cr2O7的廢水同時(shí)含有SO42，加入適量熟石灰過濾得到的固體1為硫酸鈣和濾液1，向?yàn)V液1中加入BaCl22H2O的目的是使CrO42從溶液中沉淀出來，過濾得到固體2為BaCrO4，濾液2檢測CrO42含量達(dá)標(biāo)，向固體2中加入硫酸，回收重鉻酸，同時(shí)生成固體3為硫酸鋇沉淀。

(1). K2Cr2O7溶液中同時(shí)存在K2CrO4的原因是重鉻酸根離子在水溶液中存在化學(xué)平衡生成鉻酸根離子和氫離子，反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72+H2O2CrO42+2H+，故答案為：1、H2O、2、2、H+；

(2). ①. 根據(jù)表中物質(zhì)的溶度積常數(shù)可知，熟石灰的作用是沉淀硫酸根離子，調(diào)節(jié)溶液pH使Cr2O72轉(zhuǎn)化為CrO42而沉淀，故答案為：沉淀SO42－，調(diào)節(jié)溶液pH，使Cr2O72轉(zhuǎn)化為CrO42而沉淀；

②. 根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，BaCrO4比CaCrO4更難溶，所以選用Ba2+處理廢水可以使CrO42沉淀更完全，故答案為：BaCrO4比CaCrO4更難溶，可以使CrO42沉淀更完全；

③. 根據(jù)圖象可知，CrO42的沉淀率隨溫度升高增大，沉淀速率加快，故答案為；溫度升高，沉淀速率加快；

(3). ①. c(H2SO4)增大，則c(SO42－)增大，與Ba2+生成沉淀，促使BaCrO4(s) Ba2+(aq)+CrO42(aq)平衡右移，使c(CrO42)增大，同時(shí)c(H+)也增大，共同促使Cr2O72+H2O2CrO42+2H+平衡左移，可以生成更多的H2Cr2O7，故答案為：c(H2SO4)增大，則c(SO42－)增大，與Ba2+生成沉淀，促使BaCrO4(s) Ba2+(aq)+CrO42(aq)平衡右移，c(CrO42)增大，同時(shí)c(H+)也增大，共同促使Cr2O72+H2O2CrO42+2H+平衡左移，可以生成更多的H2Cr2O7；

②. 根據(jù)表中各物質(zhì)的溶度積常數(shù)可知，BaSO4與BaCrO4溶解度比較接近，c(H2SO4)越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使其難與H2SO4接觸，阻礙重鉻酸生成，故答案為：BaSO4與BaCrO4溶解度接近，c(H2SO4)越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使其難于接觸H2SO4，阻礙重鉻酸生成；

(4). 根據(jù)上述分析可知，沉淀BaCrO4并進(jìn)一步回收重鉻酸的效果與溫度、濃度、溶液pH、硫酸濃度、沉淀顆粒等有關(guān)，受到溶液pH、溫度、H2SO4濃度、BaCrO4顆粒大小等因素的影響，故答案為：受到溶液pH、溫度、H2SO4濃度、BaCrO4顆粒大小等影響。

【題型】綜合題
【結(jié)束】
19

【題目】以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實(shí)驗(yàn)對象，探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反應(yīng)的多樣性。

實(shí)驗(yàn)	試劑		現(xiàn)象
	滴管	試管
	0.2mol·L-1Na2SO3溶液	飽和Ag2SO4溶液	Ⅰ．產(chǎn)生白色沉淀
		0.2mol·L-1CuSO4	Ⅱ．溶液變綠，繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀
		0.1mol·L-1Al2(SO4)3溶液	Ⅲ．開始無明顯變化，繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀

（1）經(jīng)驗(yàn)檢，現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅰ：__________。

（2）經(jīng)檢驗(yàn)，現(xiàn)象Ⅱ的棕黃色沉淀中不含，含有Cu+、Cu2+和。

已知：Cu+Cu+Cu2+，Cu2+CuI↓(白色)+I2。

①用稀硫酸證實(shí)沉淀中含有Cu+的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是__________。

②通過下列實(shí)驗(yàn)證實(shí)，沉淀中含有Cu2+和。

a．白色沉淀A是BaSO4，試劑1是__________。

b．證實(shí)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。經(jīng)檢驗(yàn)，現(xiàn)象Ⅲ的白色沉淀中無，該白色沉淀既能溶于強(qiáng)酸，又能溶于強(qiáng)堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色。

①推測沉淀中含有亞硫酸根和__________。

②對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設(shè)：

i．Al(OH)3所吸附；

ii．存在于鋁的堿式鹽中。對假設(shè)ii設(shè)計(jì)了對比實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了假設(shè)ii成立。

a．將對比實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。

步驟一：

步驟二：__________（按上圖形式呈現(xiàn)）。

b．假設(shè)ii成立的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是__________。

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)，亞硫酸鹽的性質(zhì)有__________。鹽溶液間反應(yīng)的多樣性與__________有關(guān)。

Answer 1

【答案】 2Ag++===Ag2SO3↓ 有紅色固體生成 HCl溶液和BaCl2溶液 在I-的作用下，Cu2+轉(zhuǎn)化為白色沉淀CuI， 轉(zhuǎn)化為 Al3+、OH- V1明顯大于V2 亞硫酸鹽的溶解性、氧化還原性、在水溶液中的酸堿性 兩種鹽溶液中陰陽離子的性質(zhì)和反應(yīng)條件

【解析】(1). 實(shí)驗(yàn)Ⅰ中0.2mol/LNa2SO3溶液滴入飽和Ag2SO4溶液，由于Ag2SO4是飽和溶液且溶液混合后稀釋，因此不可能是Ag2SO4沉淀，考慮到SO32濃度較大，因此推斷白色沉淀為Ag2SO3，反應(yīng)的離子方程式為：2Ag++SO32=Ag2SO3↓，故答案為：2Ag++SO32=Ag2SO3↓；

(2). ①. 因Cu+和稀硫酸反應(yīng)生成銅和銅離子，若沉淀中含有Cu+，加入稀硫酸會發(fā)生歧化反應(yīng)生成銅單質(zhì)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是有紅色固體生成，故答案為：有紅色固體生成；

②. a.分析實(shí)驗(yàn)流程可知，實(shí)驗(yàn)原理為2Cu2++4I=2CuI↓+I2、I2+SO32+H2O=SO42+2I+2H+、SO42+Ba2+=BaSO4↓，根據(jù)BaSO4沉淀可知，加入的試劑為含Ba2+的化合物，可以選用BaCl2溶液，考慮沉淀A沒有BaSO3，因此應(yīng)在酸性環(huán)境中，故答案為：HCl溶液和BaCl2溶液；

b. 由白色沉淀A可知，之前所取上層清液中有SO42，由加入KI生成白色沉淀可知棕黃色沉淀中含有Cu2+，Cu2+和I作用生成CuI白色沉淀，由加淀粉無現(xiàn)象說明上層清液中無I2，而Cu2+和I反應(yīng)生成I2，因而推斷生成的I2參與了其他反應(yīng)，因而有還原劑SO32，故答案為：在I-的作用下，Cu2+轉(zhuǎn)化為白色沉淀CuI，SO32轉(zhuǎn)化為SO42；

(3). ①. 根據(jù)題意知實(shí)驗(yàn)Ⅲ的白色沉淀中無SO42，該白色沉淀既能溶于強(qiáng)酸，又能溶于強(qiáng)堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色，可以推測沉淀中含有鋁離子和氫氧根離子，可使酸性高錳酸鉀溶液褪色是因?yàn)榇嬖诰哂羞�原性的亞硫酸根離子，故答案為：Al3+、OH-；

②. a. 根據(jù)假設(shè)可知實(shí)驗(yàn)的目的是證明產(chǎn)生的沉淀是Al(OH)3還是鋁的堿式鹽，給定實(shí)驗(yàn)首先制備出現(xiàn)象Ⅲ中的沉淀，然后采用滴加NaOH溶液，因此對比實(shí)驗(yàn)首先要制備出Al(OH)3沉淀，然后滴加NaOH溶液，若兩者消耗的NaOH體積相同，則現(xiàn)象Ⅲ中的沉淀就是Al(OH)3沉淀，若兩者消耗的NaOH體積不同，則現(xiàn)象Ⅲ中的沉淀考慮是鋁的堿式鹽，故步驟二的實(shí)驗(yàn)方案為：；

b. 根據(jù)上述分析可知，假設(shè)ii成立的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是 V1明顯大于V2，故答案為： V1明顯大于V2；

（4）.根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，亞硫酸鹽具有還原性、水解使溶液呈堿性；根據(jù)題目，該實(shí)驗(yàn)探究的是亞硫酸鈉溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液反應(yīng)，所以鹽溶液間反應(yīng)的多樣性與鹽的性質(zhì)和溶液的酸堿性等反應(yīng)條件有關(guān)，故答案為：亞硫酸鹽的溶解性、氧化還原性、在水溶液中的酸堿性； 兩種鹽溶液中陰陽離子的性質(zhì)和反應(yīng)條件。