【題目】重鉻酸鉀(K2Cr2O7)主要用于制革、印染、電鍍等.其水溶液中存在平衡:Cr2O72+H2O2CrO42+2H+

(1)已知有關(guān)物質(zhì)溶解度如圖1.用復(fù)分解法制備K2Cr2O7的操作過(guò)程是:向Na2Cr2O7溶液中加入(填化學(xué)式),攪拌溶解,調(diào)節(jié)溶液pH約為5,加熱溶液至表面有少量晶體析出時(shí), , 抽濾得到粗產(chǎn)品,再用重結(jié)晶法提純粗產(chǎn)品.
(2)以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料,用電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2.
①不銹鋼作極,寫(xiě)出該電極的電極反應(yīng)式
②分析陽(yáng)極區(qū)能得到重鉻酸鉀溶液的原因
③當(dāng)鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率達(dá)到x時(shí),陽(yáng)極液中K與Cr的物質(zhì)的量之比為
(3)鉻對(duì)環(huán)境能造成污染.某酸性廢水中含有Cr2O72 , 處理時(shí)可用焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)將Cr2O72轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3+ , 再調(diào)節(jié)pH約為8,使鉻元素沉降,分離出污泥后檢測(cè)廢水中Cr3+濃度,低于0.5mgL﹣1則達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn).
①Na2S2O5參加反應(yīng)的離子方程式為
②經(jīng)上述工藝處理后的廢水,理論上Cr3+濃度約為 mgL﹣1
(已知室溫下Ksp[Cr(OH)3]≈6×10﹣31

【答案】
(1)KCl;冷卻結(jié)晶
(2)陰;2H2O+2e=2OH+H2↑;陽(yáng)極OH放電,溶液中H+濃度增大,使Cr2O72+H2O?2CrO42+2H+向生成Cr2O72方向移動(dòng),部分K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移動(dòng)到陰極區(qū),使陽(yáng)極區(qū)主要成分是K2Cr2O7;2:(1﹣0.5x)
(3)3S2O52+2Cr2O72+10H+=6SO42+4Cr3++5H2O;3×10﹣8
【解析】解:(1)由圖可知Na2Cr2O7的溶解度較大,K2Cr2O7的溶解度較小,Na2Cr2O7水溶液中加KCl,加熱濃縮、冷卻結(jié)晶,可得到K2Cr2O7
所以答案是:KCl;冷卻結(jié)晶;(2)①與電源的負(fù)極相連作陰極;陰極上氫離子得電子生成氫氣,則陰極的電極方程式為:2H2O+2e=2OH+H2↑;
所以答案是:陰;2H2O+2e=2OH+H2↑;
②陽(yáng)極上溶液中陰離子放電,氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng),氫離子濃度增大使Cr2O72+H2O2CrO42+2H+向生成Cr2O72方向移動(dòng);
所以答案是:陽(yáng)極OH放電,溶液中H+濃度增大,使Cr2O72+H2O2CrO42+2H+向生成Cr2O72方向移動(dòng),部分K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移動(dòng)到陰極區(qū),使陽(yáng)極區(qū)主要成分是K2Cr2O7
③設(shè)K2CrO4為1mol,則K+為2mol,鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率達(dá)到x,則生成為K2Cr2O70.5xmol,K2CrO4剩余為1﹣xmol,
則陽(yáng)極液中K與Cr的物質(zhì)的量之比為2:(1﹣x+0.5x)=2:(1﹣0.5x);
所以答案是:2:(1﹣0.5x);(3)①焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)將Cr2O72轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3+ , 同時(shí)焦亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉,其反應(yīng)的離子方程式為:3S2O52+2Cr2O72+10H+=6SO42+4Cr3++5H2O;
所以答案是:3S2O52+2Cr2O72+10H+=6SO42+4Cr3++5H2O;
②pH約為8,則c(OH)=10﹣6mol/L,已知Ksp[Cr(OH)3]≈6×10﹣31 , c(Cr3+)= =6×10﹣13mol/L,則1L溶液中Cr元素的質(zhì)量為6×10﹣13mol×52g/mol=3.126×10﹣11g≈3×10﹣8mg,則理論上Cr3+濃度約為3×10﹣8mg/L;
所以答案是:3×10﹣8

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(3)在①漂白粉 ②MgCl2③食鹽水 ④氯氣 ⑤鐵 ⑥Na2O ⑦稀硫酸 ⑧CO2 ⑨液氨 ⑩酒精 中屬于電解質(zhì)的是(填選項(xiàng),下同),屬于非電解質(zhì)的是
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時(shí)間/min

0

10

20

30

40

總壓強(qiáng)/1000kPa

1.0

1.2

1.3

1.4

1.4

①平衡時(shí),容器中氣體物質(zhì)的量總和為 mol,乙苯的轉(zhuǎn)化率為
②列式計(jì)算此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K
(2)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,分析減小壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)的影響
(3)實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)在常壓下進(jìn)行,且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣,利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得到溫度和投料比對(duì)乙苯轉(zhuǎn)化率的影響可用圖表示.[M=n(H2O)/n(乙苯]

比較圖中A,B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)大小:KAKB
②圖中投料比(M1、M2、M3)的大小順序?yàn)?/span>
③隨著反應(yīng)的進(jìn)行,催化劑上的少量積炭使其活性減弱,水蒸氣有助于恢復(fù)催化劑的活性,原因是(用化學(xué)方程式表示)

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