【題目】用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO3-)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。
(1)Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如圖所示。
①作負(fù)極的物質(zhì)是________。
②正極的電極反應(yīng)式是_________。
(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時(shí)測(cè)定NO3—的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3—的去除率 | 接近100% | <50% |
24小時(shí)pH | 接近中性 | 接近中性 |
鐵的最終物質(zhì)形態(tài) |
pH=4.5時(shí),NO3—的去除率低。其原因是________。
(3)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時(shí),補(bǔ)充一定量的Fe2+可以明顯提高NO3—的去除率。對(duì)Fe2+的作用提出兩種假設(shè):
Ⅰ. Fe2+直接還原NO3—;
Ⅱ. Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。
①做對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖所示,可得到的結(jié)論是_______。
②同位素示蹤法證實(shí)Fe2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4。結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式,解釋加入Fe2+提高NO3—去除率的原因:______。
(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時(shí)測(cè)定NO3—的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3—的去除率 | 約10% | 約3% |
1小時(shí)pH | 接近中性 | 接近中性 |
與(2)中數(shù)據(jù)對(duì)比,解釋(2)中初始pH不同時(shí),NO3—去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因:__________。
【答案】(1)①鐵 ②NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O
(2)因?yàn)殍F表面生成不導(dǎo)電的FeO(OH),阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生
(3)①本實(shí)驗(yàn)條件下,Fe2+不能直接還原NO3-;在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率。
②Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+, Fe2+將不導(dǎo)電的FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,有利于反應(yīng)的進(jìn)行,使NO3-的去除率提高
(4)Fe+2H+=Fe2++H2↑,初始pH較小,氫離子濃度高,產(chǎn)生的Fe2+濃度大,促使FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,使反應(yīng)進(jìn)行的更完全,初始pH高時(shí),產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3—去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同。
【解析】
試題分析:(1)①Fe是活潑的金屬,根據(jù)還原水體中的NO3-的反應(yīng)原理圖可知,Fe被氧化作負(fù)極;
②正極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng),因此正極是硝酸根離子被還原為NH4+,該溶液為酸性電解質(zhì)溶液,結(jié)合元素和電荷守恒可知電極反應(yīng)式為:NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O;
(2)從pH對(duì)硝酸根去除率的影響來看,初始pH=4.5時(shí)去除率低,主要是因?yàn)殍F離子容易水解生成FeO(OH),同時(shí)生成的Fe3O4產(chǎn)率降低,且生成的FeO(OH)不導(dǎo)電,所以NO3-的去除率低;
(3)①從圖中可以看出只加入鐵粉和只加入Fe2+,NO3-的去除率都不如同時(shí)加入鐵和亞鐵離子的去除率高,說明不是由于亞鐵離子的還原性提高了硝酸根的去除率,而是由于Fe2+破壞FeO(OH)生成了四氧化三鐵;
②同位素示蹤法證實(shí)Fe2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成四氧化三鐵,該反應(yīng)的離子方程式為:Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+。加入Fe2+之所以可以提高硝酸根離子的轉(zhuǎn)化率主要因?yàn)?/span>減少了FeO(OH)的生成,生成更多的Fe3O4,增強(qiáng)了導(dǎo)電性,另外生成了H+,可以使pH增大的速度減慢,使NO3-的轉(zhuǎn)化率增大;
(4)Fe+2H+=Fe2++H2↑,初始pH較小,氫離子濃度高,產(chǎn)生的Fe2+濃度大,促使FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,使反應(yīng)進(jìn)行的更完全;初始pH高時(shí),由于Fe3+的水解,Fe3+越容易生成FeO(OH),產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3—去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物,n是元素Z的單質(zhì),通常為黃綠色氣體,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol·L–1r溶液的pH為2,s通常是難溶于水的混合物。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 原子半徑的大小W<X<Y
B. 元素的非金屬性Z>X>Y
C. Y的氫化物常溫常壓下為液態(tài)
D. X的最高價(jià)氧化物的水化物為強(qiáng)酸
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】人類對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的持續(xù)探究揭開了晶體內(nèi)部的奧秘,并合成了許許多多的新物質(zhì)、新材料;卮鹣铝袉栴}:
(1)鐵有δ、γ、α三種同素異形體,γ晶體晶胞中所含有的鐵原子數(shù)為 ,δ、α兩種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為 。
(2)TiO2的天然晶體中,最穩(wěn)定的一種晶體結(jié)構(gòu)如上圖,白球表示: 原子。
(3)NaCl、CO2、SiO2三種晶體熔點(diǎn)由低到高的順序是 。
(4)第三周期八種元素按單質(zhì)熔點(diǎn)由低到高的順序排列如圖所示,其中序號(hào)1和8分別代表的是 和 。
(5)已知:Cr3+可形成配位數(shù)為6的配合物。組成為CrCl3·6H2O的配合物有3種,分別呈紫色、藍(lán)綠色、綠色,為確定這3種配合物的成鍵情況,分別取等質(zhì)量的紫色、藍(lán)綠色、綠色3種物質(zhì)的樣品配成溶液,分別向其中滴入過量的AgNO3溶液,均產(chǎn)生白色沉淀且質(zhì)量比為3∶2∶1。則綠色配合物的化學(xué)式為 (選填代號(hào))。
A.[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O B.[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
C.[Cr(H2O)6]Cl3 D.[CrCl3(H2O)3]·3H2O
(6)根據(jù)下表所示鍵能,寫出金剛石(結(jié)構(gòu)如上圖)完全燃燒時(shí)的熱化學(xué)方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有下列幾組物質(zhì),請(qǐng)將序號(hào)填入下列空格內(nèi):
A.CH2=CH-COOH和油酸(C17H33COOH)
B.12C60和石墨
C.乙醇和乙二醇
D.
E、35Cl和37Cl
①互為同分異構(gòu)體的是 ;
②互為同系物的是 ;
③不是同系物,不是同分異構(gòu)體,也不是同素異形體,但可看成是同一類物質(zhì)的是
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)為驗(yàn)證元素周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,利用右圖裝置可驗(yàn)證同主族非金屬性的變化規(guī)律。設(shè)計(jì)了如下系列實(shí)驗(yàn)。
(1)向Na2S溶液中通入氯氣出現(xiàn)淡黃色渾濁,可證明Cl的非金屬性比S強(qiáng),反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。
(2)儀器A的名稱為____________________,
(3)若要證明非金屬性:Cl>I,則A中加濃鹽酸,B中加KMnO4, (KMnO4 與濃鹽酸常溫下反應(yīng)生成氯氣),C中加淀粉碘化鉀混合溶液,觀察到混合溶液 的現(xiàn)象,即可證明。從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)考慮,此裝置缺少尾氣處理裝置,可用______________溶液吸收尾氣。
(4)若要證明非金屬性:C>Si,則在A中加鹽酸、B中加CaCO3,C中加Na2SiO3 溶液觀察到C中溶液_____________的現(xiàn)象,即可證明。但有的同學(xué)認(rèn)為鹽酸具有揮發(fā)性,應(yīng)用__________溶液除去。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】有機(jī)物A常用于食品行業(yè)。已知9.0 g A在足量O2中充分燃燒,將生成的混合氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰,分別增重5.4g和13.2 g,經(jīng)檢驗(yàn)剩余氣體為O2。
(1) A分子的質(zhì)譜圖如圖所示,從圖中可知其相對(duì)分子質(zhì)量是___________,則A的分子式是___________;
(2)A能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng),A一定含有的官能團(tuán)名稱是___________。
(3)A分子的核磁共振氫譜有4個(gè)吸收峰,峰面積之比是1:1:1:3,則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是___________;
(4)寫出兩分子A生成六元環(huán)酯的化學(xué)方程式: ;
(5)請(qǐng)寫出官能團(tuán)與A相同的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式___________。
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【題目】【2016屆懷化一!燃料的使用和防污染是社會(huì)發(fā)展中一個(gè)無法回避的矛盾話題。
(1)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-860.0 kJ·mol-1
②2NO2(g)N2O4(g) ΔH2=-66.9 kJ·mol-1
寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(g)、CO2的熱化學(xué)方程式:___________________。
(2)如將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達(dá)到低碳排放的目的。如下圖是通過人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。
電極a、b表面發(fā)生電極反應(yīng)。其中a極為:_______極,b其電極反應(yīng)式為: _________________。
(3)如果用100ml 1.5mol/L的NaOH溶液吸收2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的二氧化碳?xì)怏w所得溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>__________________(用離子濃度符號(hào)表示)。
(4)燃料除硫中可用到CaCO3,它是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10—9。
①)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)的工作原理是煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣及鼓入的空氣反應(yīng)生成石膏(CaSO4·2H2O)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________。
②有一純堿溶液的濃度為2×10—4mo1/L,現(xiàn)將其與等體積的CaCl2溶液混合,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為______________________。
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【題目】苯甲酸鈉(,縮寫為NaA)可用作飲料的防腐劑。研究表明苯甲酸(HA)的抑菌能力顯著高于A–。已知25 ℃時(shí),HA的Ka=6.25×10–5,H2CO3的Ka1=4.17×10–7,Ka2=4.90×10–11。在生產(chǎn)碳酸飲料的過程中,除了添加NaA外,還需加壓充入CO2氣體。下列說法正確的是(溫度為25℃,不考慮飲料中其他成分)
A.相比于未充CO2的飲料,碳酸飲料的抑菌能力較低
B.提高CO2充氣壓力,飲料中c(A–)不變
C.當(dāng)pH為5.0時(shí),飲料中=0.16
D.碳酸飲料中各種粒子的濃度關(guān)系為:c(H+)=c()+c()+c(OH–)–c(HA)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】霧霾嚴(yán)重影響人們的生活與健康。某地區(qū)的霧霾中可能含有如下可溶性無機(jī)離子:Na+、NH4+、Mg2+、Al3+、SO42-、NO3-、Cl-。某同學(xué)收集了該地區(qū)的霧霾,經(jīng)必要的預(yù)處理后試樣溶液,設(shè)計(jì)并完成了如下的實(shí)驗(yàn):
已知:3NO3-+ 8Al + 5OH- + 2H2O3NH3 + 8AlO2-
根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象,該同學(xué)得出的結(jié)論不正確的是
A.試樣中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-
B.試樣中一定不含Al3+
C.試樣中可能存在Na+、Cl-
D.該霧霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4
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