【題目】2017321日是第二十五屆世界水日,保護水資源,合理利用廢水節(jié)省水資源,加強廢水的回收利用已被越來越多的人所關(guān)注。已知:某無色廢水中可能含有H、NH4+、Fe3、Al3、Mg2、NaNO3-、CO32-、SO42-中的幾種,為分析其成分,分別取廢水樣品100mL,進行了三組實驗,其操作和有關(guān)圖像如下所示:

請回答下列問題:

1)根據(jù)上述3組實驗可以分析廢水中一定不存在的陰離子是__________,一定存在的陽離子是______________________。

2)寫出實驗③圖像中沉淀達到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式:_____________________________________________

3)分析圖像,在原溶液中c(NH4+)c(Al3)的比值為___________,所得沉淀的最大質(zhì)量是_________g

4)若通過實驗確定原廢水中c(Na)=0.14 mol·L-1,試判斷原廢水中NO3-是否存在?__________(填存在”“不存在不確定)。若存在,c(NO3-)=____________ mol·L-1。(若不存在或不確定則此空不填)

【答案】 CO32- Na+、H+、Al3+NH4+ NH4+ + OH = NH3·H2O 11 0.546g 存在 0.36 mol·L-1

【解析】(1)無色廢水確定無Fe3+,根據(jù)實驗①確定有Na+,根據(jù)實驗②確定有SO42-,根據(jù)實驗③確定有Al3+,一定不含Fe3+、Mg2+,因為CO32-Al3+不能共存,所以無CO32-;故溶液中存在的離子為:Na+、Al3+、NH4+、H+、SO42-,廢水中一定不存在的離子有Fe3+Mg2+、CO32-,故廢水中一定不存在的陰離子是CO32-,一定存在的陽離子是Na+、Al3+NH4+、H+

(2)實驗③圖像中沉淀達到最大量,繼續(xù)滴加NaOH溶液,與溶液里的NH4+ 作用生成NH3·H2O,此時沉淀質(zhì)量不再發(fā)生變化,反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式NH4+ + OH = NH3·H2O;

(3)已知硫酸鋇沉淀為2.33g,則n(SO42-)==0.01mol,
根據(jù)圖象可知與Al(OH)3反應(yīng)的OH-為:n(OH-)=0.007mol,
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
n(Al3+) 0.007mol
所以n(Al3+)=0.007mol,將鋁離子沉淀需要氫氧化鈉0.021mol,所以溶液中H+消耗氫氧化鈉0.014mol,氫離子的物質(zhì)的量是0.014mol,
NH4++OH-=NH3H2O,消耗氫氧化鈉0.007mol,所以銨根離子的物質(zhì)的量是0.007mol,原溶液中c(NH4+)c(Al3+)的比值為11;

生成Al(OH)3的質(zhì)量為0.007mol×78g/mol=0.546g

(4)溶液中存在的離子為:Na+、Al3+、NH4+H+、SO42-,已知硫酸鋇沉淀為2.33g,則n(SO42-)==0.01mol,另外n(Al3+)=0.007moln(H+)=0.014mol,n(NH4+)=0.007mol,溶液中存在電荷守恒,3n(Al3+)+n(H+)+n(NH4+)+n(Na+)=3×0.007mol+0.014mol+0.007mol+0.14 mol·L-1×0.1L=0.056mol≠2n(SO42-)=0.02mol,則一定含有NO3-n(NO3-)=0.056mol-0.02mol=0.036mol,c(NO3-)==0.36mol/L。

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+2C2H5OH +2H2O

相對分子質(zhì)量

密度/(gcm3

沸點/℃

水中溶解性

己二酸二乙酯

202

1.01

245

不溶于水

己二酸

146

1.36

231.8

微溶

乙醇

46

0.79

78.4

混溶

甲苯

92

0.87

110.6

不溶于水

實驗步驟如下:
步驟1:在50mL圓底燒瓶中加入己二酸1.8g(0.012mol),乙醇4.4mL(0.076mol),甲苯5mL和濃硫酸(1mL),裝置如圖所示,小火加熱回流40min.

步驟2:冷卻,回流裝置改為蒸餾裝置,常壓蒸餾,在120℃左右充分蒸餾.
步驟3:將步驟2的液體倒入克氏燒瓶,進行減壓蒸餾,最后得己二酸二乙酯2.2g.
(1)圖中冷凝管中冷卻水從(填“a”或“b”)口進,濃硫酸的主要作用是作催化劑
(2)回流一段時間后,打開圖中旋塞,流出的物質(zhì)主要是
(3)實驗中加入過量的乙醇的目的是
(4)步驟2實驗已完成的標志是
(5)本實驗的產(chǎn)率為

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(2)寫出合成塔中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式
在冷卻塔中對混合氣體進行冷卻,冷水的入口(答m或n).
(3)設(shè)備C的作用
其分離器中的過程對整個工業(yè)合成氨的意義 . (試結(jié)合平衡移動原理回答)
(4)在原料氣制備過程中混有 CO對催化劑有毒害作用,欲除去原料氣中的 CO,可通過如下反應(yīng)來實現(xiàn):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),已知1000K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.627,若要使CO的轉(zhuǎn)化超過80%,則起始物中c(H2O):c(CO)不低于(精確到小數(shù)點后一位).

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(4)第6min時,保持溫度不變,將容器的體積縮小至原來的一半,重新達到平衡后,D的體積分數(shù)為

物質(zhì)

A

B

D

E

物質(zhì)的量mol

0.8

1.0

0.4

0.2


(5)另有一個2L的密閉容器,T℃、某一時刻時,容器中各物質(zhì)的量如表所示:此時v(正)v(逆)(填“大于”或“等于”或“小于”).

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