【題目】某硫酸工廠的酸性廢水中砷(As)元素含量極高,為控制砷的排放,采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水,工藝流程如下:
相關(guān)數(shù)據(jù)如下表,請(qǐng)回答以下問(wèn)題:
表1.幾種鹽的Ksp
難溶物 | Ksp |
Ca3(AsO4)2 | 6.8×10-19 |
CaSO4 | 9.1×10-6 |
FeAsO4 | 5.7×10-21 |
表2.工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn)
污染物 | H2SO4 | As |
廢水濃度 | 29.4g/L | 1.6g·L-1 |
排放標(biāo)準(zhǔn) | pH 6~9 | 0.5mg·L-1 |
(1)該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)= mol·L-1。
(2)若酸性廢水中Fe3+的濃度為1.0×10-4mol·L-1,c(AsO43-)= mol·L-1。
(3)工廠排放出的酸性廢水中的三價(jià)砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先將其氧化成五價(jià)砷(H3AsO4弱酸),MnO2被還原為Mn2+,反應(yīng)的離子方程式為 。
(4)在處理含砷廢水時(shí)采用分段式,先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2,再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價(jià)砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①將pH調(diào)節(jié)到2時(shí)廢水中有大量沉淀產(chǎn)生,沉淀主要成分的化學(xué)式為 ;
②Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀,原因?yàn)?/span>
。
③砷酸(H3AsO4)分步電離的平衡常數(shù)(25℃)為:K1=5.6×10-3 K2=1.7×10-7 K3=4.0×10-12,第三步電離的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K3= 。Na3AsO4的第一步水解的離子方程式為:AsO43-+H2OHAsO42-+OH-,該步水解的平衡常數(shù)(25℃)為: (保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】(17分)
(1)0.3 (2分)
(2)5.7×10-17(2分)
(3)2H++MnO2+H3AsO3==H3AsO4+Mn2++H2O (3分)
(4)①CaSO4 (2分)
②H3AsO4是弱酸,當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右,c(AsO43-)增大,Ca3(AsO4)2開始沉淀(3分)[或:pH增大,促進(jìn)H3AsO4電離,c(AsO43-)增大,Qc=c3(Ca2+)·c2(AsO43-)≥Ksp[Ca3(AsO4)2,Ca3(AsO4)2才沉淀]
③ (2分) 2.5×10-3(3分)
【解析】
試題分析:(1)讀表2中信息,以1L廢水為研究對(duì)象,其中含有29.4gH2SO4,由于硫酸的相對(duì)分子質(zhì)量為98,m/M=n,則n(H2SO4)=29.4g÷98g/mol=0.3mol,由于c=n/V,則c(H2SO4)=0.3mol÷1L=0.3mol/L;(2)FeAsO4是難溶鹽,廢水中存在其沉淀溶解平衡:FeAsO4 (s)Fe3++AsO43-,則Ksp(FeAsO4)=c(Fe3+)c(AsO43-),所以c(AsO43-)= Ksp(FeAsO4)/c(Fe3+)=5.7×10-21/1.0×10-4 mol·L-1=5.7×10-17 mol·L-1;(3)H3AsO3失去2個(gè)電子被氧化為H3AsO4,MnO2得到2個(gè)電子被還原為Mn2+,廢水是酸性溶液,根據(jù)電子、電荷、原子守恒原理可得:2H++MnO2+H3AsO3==H3AsO4+Mn2++H2O;(4)①由于CaO+2H+==Ca2++H2O,讀表1中信息可知,加入生石灰調(diào)解pH到2時(shí),增大鈣離子濃度,使CaSO4 (s)Ca2++SO42-的平衡向左移動(dòng),析出CaSO4沉淀[加入生石灰調(diào)解pH到2時(shí),增大鈣離子濃度,使Qc=c(Ca2+)·c(SO42-)≥Ksp[CaSO4),開始析出CaSO4沉淀];②H3AsO4是弱酸,當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右,c(AsO43-)增大,Ca3(AsO4)2 (s) 3Ca2++2AsO43-的平衡向左移動(dòng),開始析出Ca3(AsO4)2沉淀[或pH增大,促進(jìn)H3AsO4電離,c(AsO43-)增大,Qc=c3(Ca2+)·c2(AsO43-)≥Ksp[Ca3(AsO4)2,Ca3(AsO4)2才沉淀];③多元弱酸分步電離,則H3AsO4H++H2AsO4-、H2AsO4-H++HAsO42-、HAsO42-H++AsO43-,根據(jù)平衡常數(shù)定義式可得,第三步電離平衡常數(shù)K3=[ c(H+) c(AsO43-)]/ c(HAsO42-);水的離子積常數(shù)Kw= c(H+) c(OH-),AsO43-+H2OHAsO42-+OH-的平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式為[c(HAsO42-)c(OH-)]/ c(AsO43-),分子、分母同時(shí)乘以c(H+),則水解平衡常數(shù)=[c(HAsO42-)c(OH-) c(H+)]/[ c(H+)c(AsO43-)]= Kw/K3=(1.0×10-14)÷(4.0×10-12)=2.5×10-3。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下圖是利用廢銅屑(含雜質(zhì))制備膽礬(硫酸銅晶體)的過(guò)程
已知:
溶液中被沉淀的離子 | Fe3+ | Fe2+ | Cu2+ |
完全生成氫氧化物的沉淀時(shí),溶液的pH | ≥3.7 | ≥6.4 | ≥4.4 |
請(qǐng)回答:
(1)下列物質(zhì)中最適宜做氧化劑X的是________(填字母)。
A. NaClO B. H2O2 C.KMnO4
(2)加入試劑①是為了調(diào)節(jié)pH,試劑①可以選擇________(填化學(xué)式)。
(3)操作①的名稱是________。
(4)沉淀D加入鹽酸可以得到FeCl3溶液,關(guān)于FeCl3溶液的性質(zhì)中說(shuō)法不正確的是________。
A. 將FeCl3飽和溶液逐滴加入沸水中,并繼續(xù)加熱得到紅褐色液體,該液體能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)
B. 向FeCl3溶液滴加NaOH溶液,出現(xiàn)紅褐色沉淀
C. 將FeCl3溶液滴加NaOH溶液,將沉淀干燥灼燒,得到Fe(OH)3固體
D. 向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色
(5) 沉淀D加入鹽酸和鐵粉,可以制得FeCl2溶液,實(shí)驗(yàn)室保存FeCl2溶液,需加入過(guò)量的鐵粉防止FeCl2溶液變質(zhì),其原因是________________(用離子方程式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵(FeSO4·XH2O),在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對(duì)綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無(wú)明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:______________、_______________。
(2)為測(cè)定綠礬中結(jié)晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設(shè)為裝置A)稱重,記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為 m2 g。按下圖連接好裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
①儀器B的名稱是____________________。
②將下列實(shí)驗(yàn)操作步驟正確排序___________________(填標(biāo)號(hào));重復(fù)上述操作步驟,直至A恒重,記為m3 g。
a.點(diǎn)燃酒精燈,加熱 b.熄滅酒精燈 c.關(guān)閉K1和K2
d.打開K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2 e.稱量A f.冷卻至室溫
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄,計(jì)算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x=________________(列式表示)。若實(shí)驗(yàn)時(shí)按a、d次序操作,則使x__________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。
(3)為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物,將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中,打開K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2,加熱。實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中殘留固體為紅色粉末。C、D中的溶液依次為BaCl2溶液、濃H2SO4。C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為產(chǎn)生白色沉淀、品紅溶液褪色。寫出硫酸亞鐵高溫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各組變化中,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱前者大于后者的一組是( )
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H1;
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H2;
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H1;
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H2
③t℃時(shí),在一定條件下,將1molSO2和1molO2分別置于恒容和恒壓的兩個(gè)密閉容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)放出的熱量分別為Q1、Q2
④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H1;
CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)△H2
A. ③④ B. ②③ C. ①② D. ①④
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鐵礦石主要成分為鐵的氧化物(設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素,且雜質(zhì)不與H2SO4反應(yīng))。有一種測(cè)定鐵礦石中含鐵量的方法如下。已知:2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI。完成下列填空:
(1)步驟②用到的玻璃儀器除燒杯外,還有______。
(2)步驟③對(duì)應(yīng)反應(yīng)的離子方程式為______。
(3)步驟④中煮沸的作用是______。步驟⑤中必須用到的定量實(shí)驗(yàn)儀器是______。
(4)步驟⑦可用淀粉作為滴定終點(diǎn)的指示劑,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是______。若滴定過(guò)程中有空氣進(jìn)入,則測(cè)定結(jié)果______(選填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”。
(5)若過(guò)程⑦中消耗0.5000mol/LNa2S2O3溶液20.00mL,則鐵礦石中鐵的百分含量為______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某氯化鉀樣品中含有少量碳酸鉀、硫酸鉀和不溶于水的雜質(zhì)。為了提純氯化鉀,先將樣品溶于適量水中,充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾,再將濾液按如圖所示步驟進(jìn)行操作。下列說(shuō)法中正確的是
A. 起始濾液的pH=7
B. 試劑Ⅰ為Ba(NO3)2溶液
C. 步驟②中加入試劑Ⅱ的目的是除去Ba2+
D. 圖示的步驟中必須要經(jīng)過(guò)2次過(guò)濾操作
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某;瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)分別對(duì)氯氣和氯水的性質(zhì)進(jìn)行探究。
Ⅰ.下圖是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣并進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)的裝置(部分夾持裝置已略)。
(1)制備氯氣選用的藥品為二氧化錳和濃鹽酸,A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為
__________________________________。
(2)裝置B中飽和食鹽水的作用是______;同時(shí)裝置B還能監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)C中是否發(fā)生堵塞,請(qǐng)寫出發(fā)生堵塞時(shí)B中的現(xiàn)象______。
(3)裝置C的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證氯氣是否具有漂白性,為此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處最好依次放入________(填序號(hào))。
①干燥的有色布條 ②濕潤(rùn)的有色布條 ③堿石灰④無(wú)水氯化鈣 ⑤濃硫酸
(4)當(dāng)向D中緩緩?fù)ㄈ胍欢柯葰鈺r(shí),D中溶液逐漸變?yōu)?/span>______色;再打開D裝置活塞,將裝置D中少量溶液滴入錐形瓶E中,振蕩,觀察到的現(xiàn)象是___________________。
(5)有人提出,裝置F中可改用足量的飽和NaHSO3溶液吸收氯氣,請(qǐng)判斷是否可行________(填“是”或“否”),理由是__________________________________ (用離子反應(yīng)方程式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】一定溫度下,將Cl2緩慢通入水中。當(dāng)通入的Cl2體積為V1時(shí)達(dá)到飽和,溶液中c(H+)變化如下圖中曲線a。已知Cl2的溶解度隨溫度升高而迅速降低,下列敘述中正確的是
A. 將飽和氯水升溫,繼續(xù)通入Cl2時(shí),溶液中c(H+)變化如曲線b
B. 在飽和氯水中通入SO2氣體,溶液中c(H+)變化如曲線c
C. 降溫,繼續(xù)通入Cl2時(shí),溶液中c(H+)增大
D. 在飽和氯水中加入NaOH使pH=7,所得溶液中存在下列關(guān)系c(Na+)>c(ClO-)>c(Cl-)>c(HClO)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖裝置制取和驗(yàn)證SO2的性質(zhì)。
請(qǐng)回答:
(1)寫出A反應(yīng)裝置中的化學(xué)方程式:____________
(2)棉球中NaOH溶液的作用是________________
(3)為了驗(yàn)證SO2是酸性氧化物,洗氣瓶②中可選擇的試劑是_________。
A.澄清石灰水 B.無(wú)色酚酞試液 C.碘水 D.紫色石蕊試液
(4)下列說(shuō)法正確的是____________。
A.先向裝置中加入試劑(藥品),再進(jìn)行氣密性檢查
B.實(shí)驗(yàn)開始時(shí),只需打開分液漏斗的旋塞,即可使液體順利滴下
C.實(shí)驗(yàn)開始后,洗氣瓶①和③中溶液均褪色,兩者均可證明SO2具有漂白性
D.實(shí)驗(yàn)開始后,洗氣瓶④中可觀察到白色沉淀產(chǎn)生,該現(xiàn)象可說(shuō)明SO2具有還原性
(5)寫出洗氣瓶③中反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________
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