【題目】某工廠的電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物。為實現(xiàn)資源的回收利用并有效防止環(huán)境污染,設計如下工藝流程:

(1)酸浸后加入H2O2的目的是______,調(diào)pH的最適宜范圍為______。

(2)調(diào)pH過程中加入的試劑最好是_________

A.NaOH B.CuO C.NH3·H2O D.Cu2(OH)2CO3

(3)煮沸CuSO4溶液的原因是______。向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3,可以生成白色的CuCl沉淀,寫出該反應的化學方程式________________

(4)稱取所制備的CuCl樣品0.2500g置于一定量的FeCl3溶液中,待樣品完全溶解后加水20 mL,用0.1000mol﹒L1Ce(SO4)2溶液滴定,到達終點時消耗Ce(SO4)2溶液25.00mL。有關(guān)的化學反應為Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+。計算該CuCl樣品的質(zhì)量分數(shù)_______________。

(5)在一定條件下用甲醇與CO反應生成醋酸消除CO污染。常溫下,將a mol·L1的醋酸與b mol·L1 Ba(OH)2溶液等體積混合,充分反應后,溶液中存在2c(Ba2)=c(CH3COO),則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka_________(用含ab的代數(shù)式表示)。

【答案】Fe2+氧化為Fe3+,便于調(diào)整pH使其與Cu2+分離 3.2≤pH<4.4 BD 除凈溶液中的H2O2,避免影響下一步CuCl的生成 2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4 99.50% 2b×10-7/(a-2b)

【解析】

(1)電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物,酸浸后主要是溶解銅、鐵等金屬化合物,雙氧水有強氧化性,能夠?qū)e2+氧化為Fe3+,便于調(diào)整pH值與Cu2+分離;

(2)為不引入新雜質(zhì),可以用氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅等調(diào)pH;

(3)雙氧水有強氧化性,過量的H2O2除去可避免影響下一步CuCl的生成;亞硫酸鈉具有還原性,能夠把Cu2+還原為Cu+,據(jù)此寫出反應的方程式;

(4)發(fā)生的反應有Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+,根據(jù)上述化學反應關(guān)系:CuCl~Fe2+~Ce4+進行計算求出純CuCl的質(zhì)量,再求樣品的純度;

(5)根據(jù)溶液中存在的電荷守恒關(guān)系2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),計算出c(CH3COO-)c(H+),然后再計算出溶液中c(CH3COOH),最后計算出醋酸的Ka。

(1)電鍍污泥中含有銅、鐵等金屬化合物,酸浸后主要是溶解銅、鐵等金屬化合物,雙氧水有強氧化性,能氧化還原性的物質(zhì),F(xiàn)e2+具有還原性,酸浸后加入H2O2,F(xiàn)e2+能被雙氧水氧化為高價離子,便于調(diào)整pH值與Cu2+分離,調(diào)pH步驟中加入的試劑最好是加入某種物質(zhì)除去溶液中的酸且不引進新的雜質(zhì),所以要加入氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅,當溶液的pH值4.4時,銅離子開始出現(xiàn)沉淀,當溶液的pH值為3.2時,三價鐵離子沉淀完全,銅離子未產(chǎn)生沉淀,從而使三價鐵離子和銅離子分離,因此調(diào)pH的最適宜范圍為3.2≤pH<4.4;綜上所述,本題答案是:Fe2+氧化為Fe3+,便于調(diào)整pH使其與Cu2+分離;3.2≤pH<4.4。

(2)根據(jù)(1)分析可知調(diào)pH過程中加入的試劑最好是氧化銅或氫氧化銅或堿式碳酸銅等;綜上所述,本題選BD。

(3)過氧化氫加熱分解為水和氧氣,將溶液中過量的H2O2除去可避免影響下一步CuCl的生成;因為CuSO4中+2價的銅能把Na2SO3中+4價的硫氧化成+6價的硫,向CuSO4溶液中加入一定量的NaCl、Na2SO3時生成白色的CuCl沉淀,反應的化學方程式為2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O=2CuCl↓+2Na2SO4+H2SO4;綜上所述,本題答案是:除凈溶液中的H2O2,避免影響下一步CuCl的生成;2CuSO4+2NaCl+Na2SO3+H2O ===2CuCl↓+Na2SO4+H2SO4。

(4)設樣品中CuCl的質(zhì)量為x,有關(guān)的化學反應為:Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+,則由化學反應方程式可知:CuCl~~~Fe2+~~~Ce4+,則有CuCl~Ce4+,因此:1:1= n(CuCl):(25.00×10-3×0.1000),所以n(CuCl)=2.50×10-3mol,則該樣品CuCl的質(zhì)量為2.50×10-3mol×99.5g/mol=0.24875g,所以0.2500g該樣品CuCl的質(zhì)量分數(shù)為0.24875g/0.2500g×100%=99.50%;綜上所述,本題答案是:99.50%。

(5) 由電荷守恒:2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由于2c(Ba2+)=c(CH3COO)=2×b/2=bmol/L,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,根據(jù)電離平衡CH3COOH CH3COO+ H+可知c(CH3COOH)=(a/2-b)mol/L, c(H+)=10-7mol/L, c(CH3COO-)= bmol/L,所以Ka=10-7×b/(a/2-b)= 2b×10-7/(a-2b);綜上所述本題答案是:2b×10-7/(a-2b)。

練習冊系列答案
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【題目】草酸與高錳酸鉀在酸性條件下能夠發(fā)生如下反應:MnO4+H2C2O4+H→Mn2+CO2↑+H2O(未配平)。用4 mL 0.001 mol/L KMnO4溶液與2 mL 0.01 mol/L H2C2O4溶液,研究不同條件對化學反應速率的影響。改變的條件如下:

(1)寫出該反應的離子方程式______________________,該反應中每生成1molCO2 轉(zhuǎn)移電子數(shù)為________

(2)如果研究催化劑對化學反應速率的影響,使用實驗_______________(用I~IV表示,下同);如果研究溫度對化學反應速率的影響,使用實驗_________________。
(3)對比實驗IIV,可以研究________對化學反應速率的影響,實驗IV中加入1 mL蒸餾水的目的是______________________

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【題目】I2在水中溶解度很小,在KI溶液中溶解度顯著增大,其原因是I2KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)I(aq)I3(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3的濃度c(I3)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示(曲線上的任一點都表示平衡狀態(tài))。下列說法正確的是( )

A. 反應I2(aq)I(aq)I3(aq)ΔH0

B. 在上述平衡體系中加入CCl4,平衡不移動

C. 保持T1不變,若反應進行到d點時,一定有vv

D. T2℃時,在上述平衡體系中加入少量KI固體后,平衡常數(shù)K增加

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【題目】在密閉容器中的一定量混合氣體發(fā)生反應:xA(g)+yB(g)zC(g)。平衡時測得A的濃度為0.50 mol/L,保持溫度不變,將容器的容積擴大到原來的兩倍,再達平衡時,測得A的濃度降低為0.30 mol/L。下列有關(guān)判斷錯誤的是 ( )

A. x+yz B. 平衡向逆反應方向移動

C. B的轉(zhuǎn)化率降低 D. C的體積分數(shù)下降

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【題目】海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素,碘元素以碘離子的形式存在。實驗室里從海藻中提取碘的流程如圖:

―→

某化學興趣小組將上述流程②③設計成如圖所示:

已知②中發(fā)生反應的化學方程式為Cl22KI=2KClI2

回答下列問題:

1)寫出提取過程①③中實驗操作名稱:①____,③____。

2)四氯化碳是____色、密度比水____的液體。Y中下層液體的顏色為___色,上層液體中溶質(zhì)的主要成分為_____。

3)從碘的四氯化碳溶液中得到碘需進行的操作是______。

4)在操作①過程中,使用到的實驗儀器有____(多選)。

A.試管 B.燒杯 C.玻璃棒 D.蒸發(fā)皿 E.漏斗 F.鐵架臺 G.分液漏斗

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【題目】工業(yè)上可以利用廢氣中的CO2為原料制取甲醇,反應方程式為CO2+3H2CH3OH + H2O,請回答下列問題:

(1)已知常溫常壓下下列反應的能量變化如下圖所示:

寫出二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學方程式_______________________________。

(2)如果只改變一個條件使上述反應的平衡常數(shù)K值變大,則該反應_____________。

A.一定向正反應方向移動      B.在平衡移動時正反應速率先增大后減小

C.一定向逆反應方向移動      D.在平衡移動時逆反應速率先減小后增大

(3)其他條件相同,該甲醇合成反應在不同催化劑(Ⅰ、、Ⅲ)作用下反應相同的時間后,CO2的轉(zhuǎn)化率隨反應溫度的變化如圖所示:

①在相同條件下,三種催化劑Ⅰ、Ⅲ的催化效率由高到低的順序是____________。

cCO2的轉(zhuǎn)化率高于b點,原因是_________________________________

(4)常溫常壓下若反應的容器容積為2.0L,反應時間為4.0 min,容器里氣體密度減少了2.0 g·,在這段時間內(nèi)CO2平均反應速率為_____________。反應在t1時達到平衡,在這過程中c(CO2)隨時間t變化的曲線如下圖所示。保持其他條件不變,t1時將容器體積壓縮到1 L,請在下圖中畫出t1c(CO2)隨時間t變化的趨勢曲線(假設在t2時達到平衡)_________。

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【題目】某課外小組分別用下圖所示裝置對原電池和電解池原理進行實驗探究。

請回答:

Ⅰ.用如圖所示裝置進行第一組實驗。

(1)在保證電極反應不變的情況下,不能替代Cu作電極的是________(填序號)。

A.鋁 B.石墨 C.銀 D.鉑

(2)N極發(fā)生反應的電極反應為________

(3)實驗過程中,SO42________(從左向右”、“從右向左”)移動;濾紙上能觀察到的現(xiàn)象有__________________。

Ⅱ.用圖所示裝置進行第二組實驗。實驗過程中,兩極均有氣體產(chǎn)生,Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色;停止實驗,鐵電極明顯變細,電解液仍然澄清。查閱資料發(fā)現(xiàn),高鐵酸根(FeO42)在溶液中呈紫紅色。

(4)電解過程中,X極區(qū)溶液的pH________(增大”、“減小不變”)。

(5)電解過程中,Y極發(fā)生的電極反應為Fe-6e+8OH==Fe+4H2O_____________。

(6)在堿性鋅電池中,用高鐵酸鉀作為正極材料,電池反應:2K2FeO4+3Zn===Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,該電池正極發(fā)生的反應的電極反應為________________。

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【題目】氮及其化合物的轉(zhuǎn)化過程如下圖所示。

下列分析合理的是(

A. N2H2反應生成NH3的原子利用率為100%

B. 催化劑a、b能提高反應的平衡轉(zhuǎn)化率

C. 催化劑a表面發(fā)生了極性共價鍵的斷裂和形成

D. 在催化劑b表面形成氮氧鍵時,不涉及電子轉(zhuǎn)移

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【題目】燃煤及工業(yè)廢氣中的SO2是形成酸雨的主要原因,消除SO2是減少酸雨形成的有效方法。完成下列問題:

1)已知:4FeS2s+11O2g═2Fe2O3s+8SO2g)△H=﹣3412.0kJmol1

Fe2O3s+3COg═2Fes+3CO2g)△H=﹣25.0 kJmol1

2Cs+O2g═2COg)△H=﹣221.0 kJmol1

2FeS2s+7O2g+3Cs═2Fes+3CO2g+4SO2g)△H_____kJmol1。

2)堿性NaClO2溶液脫硫法

SO2與堿性NaClO2溶液反應的離子方程式為2SO2+ClO2+4OH2SO42+C1+2H2O,已知pc=﹣lgcSO2)。在剛性容器中,將含SO2的廢氣通入堿性NaClO2溶液中,測得pc與溫度的關(guān)系如圖所示。

由圖分析可知,該脫硫反應是_____反應(填放熱吸熱);若溫度不變,增大壓強,該脫硫反應的平衡常數(shù)K_____(填增大、減小不變)。

3)燃料細菌脫硫法

①含FeS2的燃煤可用氧化亞鐵硫桿菌(Tf)、氧化亞鐵微螺菌(Lf)、氧化硫硫桿菌(Tt)進行脫硫,其脫硫過程如圖所示:

已知:脫硫總反應為:FeS2+14Fe3++8H2O═2SO42+15Fe2++16H+,

Ⅰ反應的化學方程式為:FeS2+6Fe3++3H2O═S2O32+7Fe2++6H+;

寫出Ⅱ反應的化學方程式_____。

②在上述脫硫反應中,氧化亞鐵硫桿菌(Tf)與Fe3+的形成過程可視為下圖所示的原電池:

該細胞膜為_____(填陽離子交換膜陰離子交換膜)。該電池的正極電極反應式為_____。該方法在高溫下脫硫效率大大降低,原因是_____。

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