工業(yè)廢水隨意排放會造成嚴重污染,根據(jù)成分不同可采用不同的處理方法。
(1)電池生產(chǎn)工業(yè)廢水中常含有Cu2+等重金屬離子,常用FeS等難溶物質(zhì)作為沉淀劑除去。已知室溫下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。
①請用離子方程式說明上述除雜的原理 ???????????????????????????????????? 。
②FeS高溫煅燒產(chǎn)生的SO2氣體通入下列溶液中,能夠產(chǎn)生沉淀的是????? (填序號)
A.Ba(NO3)2? ???? B.BaCl2? ?? ? C.Ba(OH)2??? ???? D.溶有NH3的BaCl2溶液
③若將足量SO2氣體通入0.2 mol·L-1的NaOH溶液,所得溶液呈酸性,則溶液中離子濃度由大到小的順序為?????????????????????????? 。
(2)采用電解法處理含有Cr2O72-的酸性廢水,在廢水中加入適量NaCl,用鐵電極電解一段時間后,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,從而降低廢水中鉻元素的含量。若陽極用石墨電極則不能產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀,用必要的化學(xué)語言說明原因___________________。
(3)廢氨水可以轉(zhuǎn)化成氨,氨再設(shè)計成堿性燃料電池。如圖是該燃料電池示意圖,產(chǎn)生的X氣體可直接排放到大氣中。a電極作??????? 極(填“正”“負”“陰”或“陽”),其電極反應(yīng)式為??????? ;T℃下,某研究員測定NH3·H2O的電離常數(shù)為1.8×10-5,NH4+的水解平衡常數(shù)為1.5×10-8(水解平衡也是一種化學(xué)平衡,其平衡常數(shù)即水解常數(shù)),則該溫度下水的離子積常數(shù)為?????????? ,請判斷T?????? 25℃(填“>”“<”“=”)。
(1)①FeS(s)+Cu2+(aq)= CuS(s)+ Fe 2+(aq)
②A C D
③c(Na+)>c(HSO3-)> c (H+)>c(SO32-)> c(OH-)。
(2)因為Fe電極在電解過程中產(chǎn)生還原性的Fe2+,將溶液中Cr2O72-還原為Cr3+,Cr2O72-+6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O。若改用石墨電極,陽極產(chǎn)生的是Cl2,不能將Cr2O72-還原為Cr3+。
(3)負?? 2NH3+6OH--6e- =N2+6H2O??? 2.7×10-13;>
【解析】
試題分析:(1) FeS盡管難溶,也有一定的溶解度,在溶液中存在著沉淀溶解平衡:FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq) ,由于Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2>>Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2,所以當(dāng)溶液中含有Cu2+時,Cu2+就會與FeS電離產(chǎn)生的S2-結(jié)合產(chǎn)生更難溶的沉淀CuS。Cu2++ S2-=CuS↓,FeS再溶解電離,產(chǎn)生的S2-再反應(yīng)變?yōu)?/span>CuS沉淀。最終能夠把溶液中的Cu2+完全沉淀除去。反應(yīng)的兩種方程式為:①FeS(s)+Cu2+(aq)= CuS(s)+ Fe 2+( aq).? ② SO2+H2O=H2SO3,溶液顯酸性。A.當(dāng)向其中加入Ba(NO3)2時,也就相當(dāng)于存在硝酸。硝酸有強氧化性,能把H2SO3氧化產(chǎn)生H2SO4.故會產(chǎn)生BaSO4沉淀。正確。B.假如能與BaCl2 發(fā)生反應(yīng),則反應(yīng)的方程式為:B.BaCl2+ SO2+H2O=BaSO3↓+2HCl. BaSO3能與HCl發(fā)生反應(yīng),所以在酸性環(huán)境不存在。即該反應(yīng)是不能發(fā)生的。換句話說就是不能發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀。C.酸性氧化物SO2能與堿發(fā)生反應(yīng):Ba(OH)2+ SO2=BaSO3↓+ H2O.正確。D.首先發(fā)生反應(yīng):2NH3+ SO2+H2O= (NH4)2SO3,然后發(fā)生:(NH4)2SO3+BaCl2= BaSO3↓+ 2NH4Cl .正確。因此選項為A、C、D。③由于SO2足量。所以反應(yīng)的方程式為:SO2+NaOH=NaHSO3。NaHSO3=Na++HSO3-。HSO3-在溶液中存在電離平衡HSO3-H++SO32-和水解平衡HSO3-+ H2O H2SO3+OH-。電離使溶液顯酸性,水解使溶液顯堿性。因為所得溶液呈酸性,所以電離大于水解。c (H+)>c(OH-).在溶液中除了存在水解平衡外還存在H2O H++OH-,SO32-只有HSO3-電離產(chǎn)生,所以c (H+)>c(SO32-) 。電解質(zhì)的電離程度:HSO3-> H2O。因此c(SO32-)> c(OH-)。無論HSO3-是電離還是水解都要消耗,所以c(Na+)>c(HSO3-).因此溶液中各種離子的濃度關(guān)系為:c(Na+)>c(HSO3-)> c (H+)>c(SO32-)> c(OH-)。(2) 用鐵電極電解一段時間后, Fe(OH)3沉淀生成,說明Fe與電源的正極相連接,作陽極,被氧化發(fā)生還原反應(yīng):Fe-2e-=Fe2+.產(chǎn)生的Fe2+有還原性,能將溶液中Cr2O72-還原為Cr3+,二者發(fā)生的反應(yīng)為:Cr2O72-+6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3+與Fe3+水解產(chǎn)生Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,從而可以降低廢水中鉻元素的含量。若陽極用石墨電極,則電極本身不參加反應(yīng),是溶液中的Cl-失去電子。在陽極產(chǎn)生的是Cl2,就不能將Cr2O72-還原為Cr3+。(3)氨設(shè)計成堿性燃料電池,產(chǎn)生的X氣體可直接排放到大氣中。則X為N2,a電極作負極,電極反應(yīng)為2NH3+6OH--6e- =N2+6H2O。通入空氣的電極為正極,發(fā)生反應(yīng):O2+4e-+2H2O=4OH-。NH3·H2O NH4++OH-, - NH4++ H2O H+ + NH3·H2O, .將兩式相乘,可得。c (H+)·c(OH-)=K(電離) ·K(水解) ·c(H2O)=Kw. 所以在該溫度下水的離子積常數(shù)Kw=2.7×10-13.水是弱電解質(zhì),升高溫度,促進水的電離,水電離產(chǎn)生的離子濃度增大,水的離子積常數(shù)也增大。由于2.7×10-13>1.0×10-14.所以溫度高于25℃。
考點:考查沉淀的轉(zhuǎn)化、SO2的除去方法、含有Cr2O72-的酸性廢水的電解法處理、原電池的反應(yīng)原理及電極式的書寫、弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽的水解平衡、水的離子積常數(shù)的計算的知識。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
分析推測 | 實驗步驟 | ||
甲:生成了Fe(OH)3膠體 乙:經(jīng)查閱資料,可能發(fā)生反應(yīng): Fe3++6SO2 Fe(SO2)
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。苽銯e(OH)3膠體并檢驗 ⅱ.分別向Fe(OH)3膠體和該紅褐色液體中加入適量鐵粉,振蕩后前者不變色,后者變?yōu)闇\綠色 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
分析推測 | 實驗步驟 |
甲:生成了Fe(OH)3膠體 乙:經(jīng)查閱資料,可能發(fā)生反應(yīng): Fe3++6SO2 Fe(SO2)(反應(yīng)b) | 。苽銯e(OH)3膠體并檢驗 ⅱ.分別向Fe(OH)3膠體和該紅褐色液體中加入適量鐵粉,振蕩后前者不變色,后者變?yōu)闇\綠色 |
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科目:高中化學(xué) 來源:東城區(qū)二模 題型:填空題
分析推測 | 實驗步驟 | ||
甲:生成了Fe(OH)3膠體 乙:經(jīng)查閱資料,可能發(fā)生反應(yīng): Fe3++6SO2 Fe(SO2)
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。苽銯e(OH)3膠體并檢驗 ⅱ.分別向Fe(OH)3膠體和該紅褐色液體中加入適量鐵粉,振蕩后前者不變色,后者變?yōu)闇\綠色 |
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科目:高中化學(xué) 來源:2012年北京市東城區(qū)高考化學(xué)二模試卷(解析版) 題型:解答題
分析推測 | 實驗步驟 |
甲:生成了Fe(OH)3膠體 乙:經(jīng)查閱資料,可能發(fā)生反應(yīng): Fe3++6SO2 Fe(SO2)(反應(yīng)b) | ⅰ.制備Fe(OH)3膠體并檢驗 ⅱ.分別向Fe(OH)3膠體和該紅褐色液體中加入適量鐵粉,振蕩后前者不變色,后者變?yōu)闇\綠色 |
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