题目
题型:不详难度:来源:
(―)工业废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大的危害,必须进行处理。常用的处理方法是电解法,该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(1)用Fe作电极的目的是 。
(2)阴极附近溶液pH升高的原因是_ (用电极反应式解释);溶液中同时生成的沉淀还有 。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料,利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下:
已知①某赤铁矿石含60.0%Fe2O3、3.6%FeO,还含有Al2O3、MnO2、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下:
(3)步骤②中加双氧水的目的是 ,pH控制在3.4的作用是 ,已知25℃时,Ksp[Cu(OH)2] =2.010-20,该温度下反应:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常数K= 。
(4)如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净? 。
(5)制备氮化铁磁粉的反应:Fe+NH3FexNy+H2 (未配平),若整个过程中消耗氨气34.0g,消耗赤铁矿石2kg,设整个过程中无损耗,则FexNy磁粉的化学式为 。
答案
(1)提供还原剂Fe2+
(2)2H++2e-=H2↑(或2H2O-2e-=H2+2OH-);Fe(OH)3
(3)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+;使溶液中的Fe3+完全沉淀,而其他金属离子不沉淀;5.0×10-9
(4)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则表明沉淀没有洗净;若无沉淀生成,则表明已洗净。
(5)Fe8N
解析
试题分析:(1)根据题意,Cr2O72-和CrO42-被还原为Cr3+,因此需要还原剂,而Fe作电极电解时产生的Fe2+具有还原性,Fe2+被氧化为Fe3+。
(2)电解时,阴极H+放电产生H2,剩余OH-,溶液显碱性。溶液中的金属离子除了Cr3+,还有Fe3+,因此还会生成Fe(OH)3。
(3)根据流程图,沉淀只有Fe(OH)3,为使铁离子完全沉淀,需将Fe2+转化为Fe3+,加双氧水是为了将Fe2+氧化为Fe3+。根据金属离子沉淀时的pH,可知控制pH=3.4,是为了使铁完全沉淀,而其他离子不沉淀,得到纯净的铁的化合物。反应平衡常数,代入数据可得K=5.0×10-9。
(4)流程中第一步用硫酸溶解固体,故检验沉淀是否洗净,可检验沉淀中是否含有SO42-。
(5)2kg矿石中的含铁量为:,氨气的物质的量为,即反应中n(Fe):n(NH3)=8:1,因此反应的化学方程式为16Fe+2NH32Fe8N+3H2。
核心考点
试题【铁是地壳中含量第二的金属元素,其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。(―)工业废水中含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很】;主要考察你对难溶电解质的溶解平衡等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)写出AgOH与氨水反应的离子方程式_____________________________________。
(2)甲组同学进行如下操作:向干燥洁净的试管中加入CuSO4溶液,再向其中逐滴加入氨水,观察到蓝色沉淀生成;继续滴加,观察现象,由此得出Cu(OH)2可溶于氨水的结论。
①写出生成蓝色沉淀的离子方程式:_______________________________________________
②写出向沉淀中滴加氨水的实验现象:______________________________________________
(3)乙组同学向CuSO4溶液中滴加NaOH溶液,制得Cu(OH)2悬浊液A,向其中加入足量氨水,始终未观察到(2)中的现象。甲乙两组同学在对他们的实验及现象进行比对后,决定对Cu(OH)2与氨水反应的机理进行探究:
①该实验小组的同学取一定量上述制得的Cu(OH)2悬浊液A,向其中加入足量饱和NH4Cl溶液,结果观察到(2)中现象。据此,有同学认为由于饱和NH4Cl溶液的加入引入了Cl—,致使Cu(OH)2与氨水的反应得以发生,而指导老师表示这一观点是不成立的。为了排除Cl—的干扰,该组同学又做了如下实验:取一定量上述制得的Cu(OH)2悬浊液A,向其中加入饱和___________溶液(填化学式),结果同样观察到(2)中的现象,据此可知该反应的发生与Cl—无关。
②因此,同学们又提出:Cu(OH)2与氨水的反应的发生需要NH4+的参与,于是同学们进一步探究:向干燥洁净的试管中加入CuSO4溶液,再向其中逐滴加入氨水,观察到蓝色沉淀生成。通过离心的方法得到Cu(OH)2沉淀。将沉淀洗涤后,置于干燥洁净的试管中,向试管中滴加足量饱和氨水,为观察到(2)中现象,再向试管中滴加足量饱和NH4Cl溶液,观察到(2)中现象。
(i)检验是否沉淀洗涤干净的操作是___________________________________________
(ii)据此,可以得出结论:在Cu(OH)2与氨水的反应中,NH4+起着至关重要的作用,且________________对反应的发生有影响。
(4)试从溶解平衡角度解释上述反应发生过程中NH4+的作用:___________________________。
A.CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不断进行,但速率相等 |
B.CaCO3难溶于水,其饱和溶液几乎不导电,属于弱电解质溶液 |
C.升高温度,CaCO3沉淀的溶解度增大 |
D.向CaCO3沉淀中加入纯碱固体,CaCO3的溶解量降低 |
A.CaSO4是一种强酸弱碱盐 |
B.CaSO4溶解度小于CaCO3 |
C.CaSO4溶解度大于CaCO3 |
D.CaSO4溶解度等于CaCO3 |
请回答下列问题:
(1)写出Cr2O3在高温焙烧时反应的化学方程式______________________
(2)写出硫酸酸化使Na-2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子方程式 ______________。
(3)某工厂采用石墨电极电解Na2CrO4溶液,实 现了 Na2CrO4到 Na2Cr2O7的转化,其原理如图所示。
①钠离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钠(),聚丙烯酸钠单体的结构简式是________;
②写出阳极的电极反应式__________
(4) Na2Cr2O7可用于测定废水的化学耗氧量(即COD,指每升水样中还原性物质被氧化 所需要O2的质量)。现有某水样100.00 mL,酸化后加入C1 mol/L的Na2Cr2O7溶液 V1 mL,使水中的还原性物质完全被氧化(Cr2O72-还原为Cr3+);再用C2mol/L的FeSO4溶液滴定剩 余的Cr2O72-,结果消耗FeSO4溶液V2 mL。
①该水样的COD为______________mg/L;
②假设上述反应后所得溶液中Fe3+和Cr3+的物质的量浓度均为0.1 mol/L,要使Fe3 +沉 淀完全而Cr3+还未开始沉淀.则需调节溶液pH的范围是 _______.
(可能用到的数据:KSPFe(OH)3=4.0×10-38, KSPCr(OH)3=6.0×10-31,
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