【題目】水體砷污染已成為一個(gè)亟待解決的全球性環(huán)境問題，我國科學(xué)家研究零價(jià)鐵活化過硫酸鈉（Na2S2O8）去除廢水中的正五價(jià)砷[As(Ⅴ)]，其機(jī)制模型如下。

零價(jià)鐵活化過硫酸鈉去除廢水中As(Ⅴ)的機(jī)制模型

資料：

Ⅰ．酸性條件下SO4·為主要的自由基，中性及弱堿性條件下SO4·和·OH同時(shí)存在，強(qiáng)堿性條件下·OH為主要的自由基。

Ⅱ．Fe2+、Fe3+形成氫氧化物沉淀的pH

離子

開始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe2+

7.04

9.08

Fe3+

1.87

3.27

（1）砷與磷在元素周期表中位于同一主族，其原子比磷多一個(gè)電子層。

① 砷在元素周期表中的位置是______。

② 砷酸的化學(xué)式是______，其酸性比H3PO4______（填“強(qiáng)”或“弱”）。

（2）零價(jià)鐵與過硫酸鈉反應(yīng)，可持續(xù)釋放Fe2+，F(xiàn)e2+與S2O82反應(yīng)生成Fe3+和自由基，自由基具有強(qiáng)氧化性，利于形成Fe2+和Fe3+，以確保As(Ⅴ)去除完全。

①S2O82中S的化合價(jià)是______。

②零價(jià)鐵與過硫酸鈉反應(yīng)的離子方程式是______。

③Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的離子方程式是______。

（3）不同pH對As(Ⅴ)去除率的影響如圖。5 min內(nèi)pH = 7和pH = 9時(shí)去除率高的原因是______。

【答案】第4周期、第ⅤA族 H3AsO4 弱 +7 Fe+ S2O82 == Fe 2+ +2SO42 Fe+ 2Fe 3+ == 3Fe 2+ pH = 7和pH = 9時(shí)，產(chǎn)生了具有強(qiáng)氧化性的SO4·和·OH，利于生成Fe2+和Fe3+，pH = 7和pH = 9時(shí)，F(xiàn)e2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3，與As(Ⅴ)發(fā)生共沉淀，有效去除As(Ⅴ)

【解析】

（1）①磷核電荷數(shù)為15，在元素周期表中的位置是第3周期、第ⅤA族；

②磷酸的化學(xué)式為H3PO4，同主族元素核電荷數(shù)越大，非金屬性越弱，其最高價(jià)氧化物水化物的酸性越弱；

（2）零價(jià)鐵與過硫酸鈉反應(yīng)，可持續(xù)釋放Fe2+，Fe2+與S2O82反應(yīng)生成Fe3+和自由基，自由基具有強(qiáng)氧化性，利于形成Fe2+和Fe3+，以確保As(Ⅴ)去除完全。

①S2O82中氧元素為-2價(jià)，設(shè)S的化合價(jià)是x，結(jié)合正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為-2計(jì)算；

②零價(jià)鐵與過硫酸鈉反應(yīng)生成Fe2+和SO42-，結(jié)合守恒法寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式；

③Fe將Fe3+還原為Fe2+，結(jié)合守恒法寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式；

（3）由模型可知pH = 7和pH = 9時(shí)產(chǎn)生了強(qiáng)氧化性的O4·和·OH，有利于Fe的氧化，pH = 7和pH = 9時(shí)Fe2+和Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2和Fe(OH)3，易除去；

（1）①磷核電荷數(shù)為15，在元素周期表中的位置是第3周期、第ⅤA族，則砷在元素周期表中的位置是第4周期、第ⅤA族；

② 砷酸中砷元素的化合價(jià)為+5價(jià)，其化學(xué)式是H3AsO4，因As非金屬性比P弱，則其酸性比H3PO4弱；

（2）①S2O82中氧元素為-2價(jià)，設(shè)S的化合價(jià)是x，2x+（-2）×8=-2，解得x=+7，即S2O82中S的化合價(jià)是+7；

②零價(jià)鐵與過硫酸鈉反應(yīng)生成Fe2+和SO42-，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+ S2O82 == Fe 2+ +2SO42；

③Fe將Fe3+還原為Fe2+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+ 2Fe 3+ == 3Fe 2+；

（3）結(jié)合零價(jià)鐵活化過硫酸鈉去除廢水中As(Ⅴ)的機(jī)制模型可知，因pH = 7和pH = 9時(shí)，產(chǎn)生了具有強(qiáng)氧化性的SO4·和·OH，利于生成Fe2+和Fe3+，pH = 7和pH = 9時(shí)，Fe2+和Fe3+形成Fe(OH)2和Fe(OH)3，與As(Ⅴ)發(fā)生共沉淀，有效去除As(Ⅴ)，故5 min內(nèi)pH = 7和pH = 9時(shí)去除率高。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】下列說法正確的是(　　)

A. 粗銅電解精煉時(shí)，粗銅、純銅依次分別作陰極、陽極

B. 5.6 g Fe在足量Cl2中充分燃燒，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為0.2×6.02×1023

C. 室溫下，稀釋0.1 mol/L NH4Cl溶液，溶液中增大

D. 向BaCO3、BaSO4的飽和溶液中加入少量BaCl2，溶液中減小

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH ＝－197 kJ·mol－1。在25 ℃時(shí)，向恒壓密閉容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量a1；若25 ℃時(shí)，在此恒壓密閉容器中只通入1 mol SO2和0.5 mol O2，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量a2。則下列關(guān)系正確的是(　　)

A. 2a2＝a1＝197 kJ B. 2a2＜a1＜197 kJ

C. a2＞a1＞197 kJ D. 197 kJ＞a1＝2a2

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】以下為氨氣部分用途

下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

A.NH4NO3是常用化肥

B.在硝酸工業(yè)中氮元素的化合價(jià)變化情況：－3→＋2→＋4→＋5

C.NH3和NO2在一定條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其化學(xué)方程式：8NH3＋6NO27N2＋12H2O

D.NH3在氮肥工業(yè)中氮元素被還原，而在硝酸工業(yè)中氮元素被氧化

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】A、B、C、X為中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì)，A、B、C含有相同元素甲，一定條件下可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化（水參與的反應(yīng)，水未標(biāo)出）。

（1）符合上述轉(zhuǎn)化關(guān)系的A、X、B、C為____________________（填字母代號）

a.NaOHCO2Na2CO3NaHCO3 b.NaO2Na2ONa2O2

c.NH3 O2 NO NO2 d.FeCl2 FeCl2 FeCl3

（2）X為無色無味能使澄清石灰水變渾濁的氣體，則C為_________________（填化學(xué)式）。若B中混有少量C雜質(zhì)，除雜的化學(xué)方程式為_________________。

（3）C為紅棕色氣體，則A是_______或________（填化學(xué)式），若A的水溶液顯堿性，寫出A→B的化學(xué)方程式______________________________，B和C可相互轉(zhuǎn)化，寫出C→B的化學(xué)方程式_____________________________。

（4）若C為淡黃色固體，則B為___________，寫出C在潛水艇中作為供氧劑牽涉的兩個(gè)反應(yīng)方程式__________、________。

（5）除（1）涉及的轉(zhuǎn)化外，再寫出一組符合轉(zhuǎn)換關(guān)系的A、X、B、C ____ （填化學(xué)式）。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】、Cr3+對環(huán)境具有極強(qiáng)的污染性，含有、Cr3+的工業(yè)廢水常采用NaOH沉淀方法除去。

已知：①常溫下，Cr3+完全沉淀(c≤1.0×105 mol· L1) 時(shí)，溶液的pH為5；NaOH過量時(shí)Cr(OH)3溶解生成：Cr3++3OHCr(OH)3+H++H2O。②還原產(chǎn)物為Cr3+。③lg3.3=0.50。

請回答下列問題：

（1）常溫下，Cr(OH)3的溶度積常數(shù)Ksp[Cr(OH)3]=___________。

（2）常溫下，向50 mL 0.05 mol·L1的Cr2(SO4)3溶液中加入1.0 mol·L1的NaOH溶液50 mL，充分反應(yīng)后，溶液pH為______。

（3）為了測定工業(yè)廢水中Na2Cr2O7的濃度，進(jìn)行如下步驟：

Ⅰ．取100 mL濾液；

Ⅱ．用c mol·L1的標(biāo)準(zhǔn)KMnO4酸性溶液滴定b mL一定濃度的FeSO4溶液，消耗KMnO4溶液b mL；

Ⅲ．取b mL濾液，用上述FeSO4溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗d mL FeSO4溶液。

①步驟Ⅱ中的滴定過程應(yīng)選用_______(填“酸式”或“堿式”)滴定管，滴定管裝液前的操作是_______。

②步驟Ⅲ的濾液中Na2Cr2O7的含量為_______mol·L1。

（4）根據(jù)2+2H++H2O設(shè)計(jì)圖示裝置（均為惰性電極）電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側(cè)電極連接電源的______極，其電極反應(yīng)為_______________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】已知熱化學(xué)方程式：

SO2（g）＋1/2O2（g）SO3（g）ΔH＝－98．32 kJ/mol，在容器中充入2 mol SO2和1 mol O2充分反應(yīng)，最終放出的熱量為

A. 196．64 kJ B. 196．64 kJ/mol C. ＜196．64 kJ D. ＞196．64 kJ

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】下表為元素周期表的一部分，請回答有關(guān)問題：

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

2

①

②

3

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

4

⑨

⑩

(1)⑤和⑧的元素符號是_______和_______。

(2)元素①的最高價(jià)氧化物的電子式是_________________，元素①的某種烴A分子的球棍模型為，則A分子中最多有______個(gè)原子共平面。

(3)元素⑦和⑨的最高價(jià)氧化物的水化物反應(yīng)的離子方程式為：____________________。

(4)請用化學(xué)方程式表示比較⑦、⑩單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱：_________________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為0.1 mol·L－1、0.3mol·L－1和0.2mol·L－1，則平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度不可能是（ ）

A. X為0.2 mol·L－1

B. Y為0.1 mol·L－1

C. Z為0.3 mol·L－1

D. Z為0.1 mol·L－1時(shí)，Y為0.45 mol·L－1

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案