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地下水受到硝酸盐污染已成为世界范围内一个相当普遍的环境问题。用零价铁去除水体中的...

地下水受到硝酸盐污染已成为世界范围内一个相当普遍的环境问题。用零价铁去除水体中的硝酸盐(NO3-)是地下水修复研究的热点之一。

(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。

作负极的物质是___________;正极的电极反应式是_____________

(2)将足量铁粉投入水体中,测定NO3-去除率和pH,结果如下:

在pH =4.5的水体中,NO3-的去除率低的原因是_____________

(3)为提高pH =4.5的水体中NO3-的去除率,某课题组在初始pH =4.5的水体中分别投入①Fe2+、②Fe、③Fe和Fe2+做对比实验结果如图:

此实验可得出的结论是____,Fe2+的作用可能是_________。(2)中NO3-去除率和铁的最终物质形态不同的原因______________

(4)地下水呈中性,在此条件下,要提高NO3-的去除速率,可采取的措施有_______。(写出一条)

 

Fe NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O FeO(OH)不导电,阻碍电子转移 本实验条件下,Fe2+不能直接还原NO3-,在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率 Fe2+将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4 初始pH低时,产生的Fe2+充足 初始pH高时,产生的Fe2+不足 减小铁粉的颗粒大小,增大反应接触面积或加入活性炭,形成微电池 【解析】(1)本题原电池中正负极的判断,活泼金属作负极,铁是活泼金属,因此负极物质为Fe,原电池中正极上发生还原反应,得到电子,根据原理,因此NO3-在正极上得到电子,转变成NH4+,因此正极电极反应式为NO3-+10e-+10H+=NH4++3H2O;(2)根据表格中铁最终物质形态,pH=4.5时FeO(OH)2全部覆盖住铁,且FeO(OH)不导电,阻碍电子转移;(3)主要原因是Fe2+水解成FeO(OH),生成Fe3O4产率降低,FeO(OH)不导电,因此NO3-的去除率低;从图中只加入铁粉和只加入Fe2+,NO3-的去除率都不如同时加入Fe2+和铁粉的高,结论是:本实验条件下,Fe2+不能直接还原NO3-,在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率 ;Fe2+的作用是将不导电FeO(OH)转化成导电的Fe3O4;初始pH低时,产生的Fe2+充足,初始pH高时,产生的Fe2+不足;(4)从提高化学反应速率的因素考虑,减小铁粉的颗粒大小,增大反应接触面积或加入活性炭,形成微电池等。  
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考点分析:
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硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿( PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:

已知:(i) PbCl2 (s)+2C1-(aq)=PbCl42-(aq)  △H>0

(ii)有关物质的Ksp和沉淀时的pH如下:

物质

Ksp

物质

开始沉淀时pH

完全沉淀时pH

PbSO4

1.0×10-8

Fe(OH)3

2.7

3.7

PbCl2

1.6×10-5

Pb(OH)2

6

7.04

 

 

(1)步骤I反应加入盐酸后可以观察到淡黄色沉淀生成,请写出的离子方程式___________

(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因____________

(3)在上述生产过程中可以循环利用的物质有______________

(4)写出步骤Ⅲ中PbCl2晶体转化为PbSO4沉淀的离子方程式________________

(5)铅的冶炼、加工会使水体中重金属铅的含量增大造成严重污染。某课题组制备了一种新型脱铅剂(用EH表示),能有效去除水中的痕量铅,脱铅过程中主要发生的反应为:2EH(s)+Pb2+E2Pb(s)+2H+。则脱铅的最合适的pH范围为____(填编号)

A.45    B.67    C.910    D.1112

(6)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KC1混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb

①放电过程中,Li+向_______移动(填“负极”或“正极”)。

②负极反应式为_____________

③电路中每转移0.2mol电子,理论上生成_________g Pb。

 

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氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的热点。

(1) NaBH4是一神重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为_________,反应消耗1molNaBH4时转移的电子数目为___________

(2) H2S热分解可制氢气。反应方程式:2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)  △H;在恒容密闭容器中,测得H2S分解的转化率(H2S起始浓度均为c mol/L)如图1所示。图l中曲线a表示H2S的平衡转化率与温度的关系,曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。

①△H ______0(填“>”“<”或“=”);

②若985℃时,反应经t min达到平衡,此时H2S的转化率为40%,则t min内反应速率v(H2)=_____(用含c、t的代数式表示);

③请说明随温度升高,曲线b向曲线a接近的原因____________

(3) 使用石油裂解的副产物CH4可制取H2,某温度下,向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4(g)和0.60molH2O(g)的浓度随时间的变化如下表所示:

①写出此反应的化学方程式_________,此温度下该反应的平衡常数是_________

②3 min时改变的反应条件是_________(只填一种条件的改变)。

③一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。则P1_________P2填“>”、“<”或“=“)。

 

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H、N、O、Na、S、Cl都是中学化学中的常见元素,根据题意回答与这些元素有关的问题:

(1)画出Na原子结构示意图_______,Na2O2可用作供氧剂,其电子式为_______

(2)Cl2是一种大气污染物,装有液氯的钢瓶上应贴的标签是_______(填编号)。

氯气泄漏可用NaHSO3溶液来处理,写出相关的离子反应方程式_____________

(3)25C时,利用pH试纸测得0.1mol/L氨水的pH约为11,则可以估算出氨水的电离常数约为_____;向10mL此溶液中通入少量氨气,忽略溶解过程中溶液温度和体积的微小变化,溶液中_______(填“增大” “减小”或“无法确定”)。

(4)有两种化合物同时含有上述六元素中的四种元素。将这两种化合物的溶液混合后,恰好完全反应,生成物之一M仍含有这四种元素,该反应的离子方程式为______________。若M溶液的pH =5,则由水电离出的c(H+)=_______mol/L,该溶液离子浓度由大到小的顺序为___________

 

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常温下向10mL0.1mol/L的HR溶液中逐渐滴入0.1mol/L的NH3·H2O溶液, 所得溶液pH及导电性变化如图。下列分析不正确的是

A.a~b点导电能力增强,说明HR为弱酸

B.b点溶液pH=7,说明NH4R没有水解

C.c点溶液存在c(NH4+)>c(R-)、c(OH-)>c(H+)

D.b~c任意点溶液均有c(H+)×c(OH-)=Kw=1.0×10-14

 

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己知:Mn(s)+O2(g)=MnO2(s)△Hl

S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2

Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s)△H3

则下列表述正确的是

A.△H2>0

B.△H3>△H1

CMn+SO2==MnO2+S△H=△H2-△H1

D.MnO2(s)+ SO2(g)==MnSO4(s)△H=△H3-△H2-△H1

 

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