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工业上一般在酸性条件下用N2H4 • H2O(水合肼)、SO2和FeSO4来处理...

工业上一般在酸性条件下用N2H4 • H2O(水合肼)、SO2FeSO4来处理含Cr2O72-废水。回答下列问题:

(1)N2H4 • H2O(水合肼)Cr2O72-反应时,产物中含有N2和以Cr3+。该反应的离子方程式为___________,反应中水合肼作_____________(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(2)SO2处理含Cr2O72-的废水时,先向废水中通入过量SO2再用NaOH中和废水,使其pH值为8,过滤出Cr(OH)3

①废水中的Cr2O72-SO2反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________

②用碱中和时,pH不宜过大,否则沉淀又逐渐溶解,已知Cr3+Al3+化学性质相似,写出pH过大时沉淀溶解的离子方程式________________

(3)铁氧体法是用FeSO4作还原剂,在pH≈2时将Cr2O72- 还原为Cr3+,然后调节pH7.5~8.5,再加热得到铁氧体(组成类似于Fe3O4部分Fe3+Cr3+替换)。现有100 LCr2O72-浓度为2×10-4 mol·L-1的强酸性废水,向其中加入一定量的FeSO4·7H2O,搅拌,充分反应后再加入NaOH溶液调节pH并加热,使其恰好转化为 [Fe2+Fex3+Cry3+ ]O4。则处理100L该废水时需加入的FeSO4·7H2O的质量为________g。

 

2Cr2O72-+3N2H4 • H2O+16H+=4Cr3++3N2+17H2O 还原剂 1:3 Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O 55.6 【解析】(1)N2H4 • H2O(水合肼)与Cr2O72-反应时,产物中含有N2和Cr3+,离子方程式为 2Cr2O72-+3N2H4 • H2O+16H+=4Cr3++3N2+17H2O,反应中N2H4 • H2O的N由-2价升高为0价,被氧化,作还原剂;(2)①废水中的Cr2O72-与SO2反应时,氧化剂Cr2O72-中Cr一共降6价,还原剂SO2也需升6价,物质的量之比为1:3;②Cr(OH)3具有两性,溶于碱的离子方程式为Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O;(3)有100L含Cr(VI)强酸性废水(只含Cr2O72-),Cr2O72-浓度为2×10-4mol·L-1,则n(Cr2O72-)=2×10-4mol·L-1×100L=0.0200mol,反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3+ +6Fe3++7H2O,还原反应需消耗n1(Fe2+)=0.1200mol,同时反应生成的n(Cr3+ )=0.0400mol,n(Fe3+)=0.1200mol,与Cr3+ 和Fe3+形成铁氧体的n2(Fe2+)=n(Cr3+ )/2+n(Fe3+)/2=0.0800mol,n(FeSO4·7H2O)=n1(Fe2+)+n2(Fe2+)=0.2000mol, 故加入的m(FeSO4·7H2O)=0.2000mol×278g·mol-1=55.6g,则100L该废水需加入的FeSO4·7H2O的质量为55.6g.
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考点分析:
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利用化肥生产中的废催化剂(主要成分为Al2O3、K2O、少量的CoO、SiO2)来制取明矾的工艺流程如图所示。

(1)KAl(SO4)2 • 12H2OA1的化合价为__________

(2)废催化剂在浸取前进行球磨的主要目的是______________

(3)浸取时Al2O3溶解的化学方程式为_________滤渣的主要成分是______________ (填化学式)。   

(4)实验测得K2CO3的加入量与KA1(SO4)2 • 12H2O产率及纯度关系如下表所示

编号

1

2

3

4

K2CO3加入量/g

2

4

6

8

产品质量/g

3.3

5.7

4.6

4.5

明矾纯度/%

99.1

98.2

91.4

84.9

 

K2CO3的加入量超过4 g后,晶体的质量减少且纯度降低,其原因是__________________

 

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纳米铁粉可用来脱除水体中的硝酸盐。一种制备纳米铁粉工艺的实验步骤如下:

在磁力搅拌作用下,向温度约为80 ℃的饱和FeSO4溶液中不断加入饱和H2C2O4溶液至不再产生黄色沉淀(FeC2O4·2H2O)为止;

②过滤,用煮沸过的蒸馏水将黄色沉淀洗涤干净;

③干燥固体后,在700℃并隔绝空气的条件下将固体焙烧至完全变黑。

(1)步骤①中搅拌的目的是________________   

(2)步骤②洗涤用的蒸馏水需预先煮沸的目的是_______________________

(3)步骤③中生成纳米铁的化学方程式为_____________________________   

(4)在两支三口烧瓶中盛有相同体积、用硫酸酸化的水样,将其中一支烧瓶中的溶液控制在无氧的条件下,然后分别向烧瓶中加入相同量(足量)的纳米铁粉,测得NO3-的脱除率与时间的关系如图所示。

已知在有氧条件下,起始时水样中以c(NO3-) =1.8×10-3mol·L-1,则0~4 h内,

v(NO3- )=_____mol • L-1· h-1

②由图可知,3 h前,无氧条件下NO3-的脱除率明显比有氧条件下的髙,其原因是__________________

 

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氨广泛用于生产化肥、制冷剂等方面。回答下列问题

(1)实验室可用下图所示装置合成氨。

①合成氨时,还原铁粉的作用是________________

②锥形瓶中盛有一定量的水并滴有几滴酚酞试剂,反应—段时间后锥形瓶中溶液变红则气体X的成分为N2水蒸气、_____________________________

⑵最近斯坦福大学研究人员发明了一种SUNCAT的锂循环系统,可持续合成氨,其原理如图所示。

①图中反应的化学方程式为____________________

②反应中能量转化的方式是__________________(填“电能转变为化学能”或“化学能转变为电能”)。

(3)液氨可用作制冷剂,液氨气化时__________(填“释放或“吸收”)能量;液氨泄漏遇明火会发生爆炸。已知部分化学键的键能数据如下表所示

共价键

N-H

O=O

N≡N

O-H

键能/kJ·mol-1

391

498

946

463

 

则反应 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)的反应热△H=____________

 

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过氧化钙(CaO2)常用作食品、牙粉、化妆品的添加剂,也可用作种子的消毒剂。已知从溶液中制备的过氧化钙带有8个结晶水,在100℃时会脱水生成米黄色的无水过氧化钙,而无水过氧化钙在350℃时会迅速分解生成CaOO2。回答下列问题

①CaO2中含有的化学键类型是________________

(2)实验室用纯净的CaCO3H2O2制取过氧化钙的实验步骤如下

①烧杯A中发生反应的离子方程式为_____________________

②过滤时用到的玻璃仪器除烧杯外,还有______________________

③用冰水冷却烧杯C的目的是___________________

(3)为测定产品中CaO2的质量分数,取m g样品,在温度高于350℃时使之充分分解,并将产生的气体(恢复至标准状况)通过下图所示装置收集到水的体积为V mL,则产品CaO2的质量分数为__________(列出表达式即可)。

 

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铅及其化合物用途非常广泛,已知铅(Pb)与硅同主族且PbSi3个电子层回答下列问题:

(1)铅位于元素周期表的第__________周期__________族。

(2)难溶物PbSO4溶于CH3COONH4溶液可制得(CH3COO)2Pb [(CH3COO)2Pb易溶于水],发生的反应为 PbSO4+2CH3COONH4=(CH3COO)2Pb +(NH4)2SO4说明(CH3COO)2Pb_______(填“强”或“弱”)电解质

(3)铅蓄电池充放电原理为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,其中工作“B”________(填“放电”或“充电”);电解质不能用浓盐酸否则电池失效并放出大量的氯气,其原因是________(用化学方程式表示)。

(4)PbO2加入硝酸酸化的Mn(NO3)2溶液中,揽拌后溶液显紫红色。则每反应1 molMn(NO3)2转移______________mol电子

 

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