【題目】用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO3-)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一。
(1)Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如圖所示。
①作負(fù)極的物質(zhì)是_________。
②正極的電極反應(yīng)式是_________。
(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時測定NO3-的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3-的去除率 | 接近100% | <50% |
24小時pH | 接近中性 | 接近中性 |
鐵的最終物質(zhì)形態(tài) |
pH=4.5時,NO3-的去除率低。其原因是_________。
(3)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時測定NO3-的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3-的去除率 | 約10% | 約3% |
1小時pH | 接近中性 | 接近中性 |
與(2)中數(shù)據(jù)對比,解釋(2)中初始pH不同時,NO3-去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因:_________。
【答案】鐵 NO3-+8e-+10H+= NH4++3H2O 因為鐵表面生成不導(dǎo)電的FeO(OH),阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生 Fe+2H+=Fe2++H2↑,初始pH較小,氫離子濃度高,產(chǎn)生的Fe2+濃度大,促使FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,使反應(yīng)進(jìn)行的更完全,初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3-去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同
【解析】
(1)①Fe還原水體中NO3-,根據(jù)題意Fe3O4為電解質(zhì),Fe作還原劑,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),作原電池的負(fù)極;
②NO3-在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生NH4+,根據(jù)電荷守恒及原子守恒書寫電極反應(yīng)式;
(2)由于Fe3O4為電解質(zhì),而電解質(zhì)主要作用是為電子轉(zhuǎn)移提供媒介,然后根據(jù)FeO(OH)不導(dǎo)電進(jìn)行分析;
(3)根據(jù)Fe2+的作用進(jìn)行分析。
(1)①Fe是活潑的金屬,根據(jù)還原水體中的NO3-的反應(yīng)原理圖可知,Fe失去電子被氧化,作原電池的負(fù)極;
②正極上NO3-得到電子發(fā)生還原反應(yīng)變?yōu)?/span>NH4+,結(jié)合元素和電荷守恒可知電極反應(yīng)式為:NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O;
(2)從pH對硝酸根去除率的影響來看,初始pH=4.5時去除率低,主要是因為鐵表面產(chǎn)生了不導(dǎo)電的FeO(OH),阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生;
(3)Fe+2H+=Fe2++H2↑,初始時溶液的pH較小,溶液中氫離子濃度高,產(chǎn)生的Fe2+濃度較大,促使FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4,因而使NO3-去除反應(yīng)進(jìn)行的更完全;當(dāng)初始pH高時,由于產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3-去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同,因而NO3-去除率降低。
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【題目】圖1表示K、Cu、Si、H、C、N六種元素單質(zhì)的熔點高低,其中c、d均是熱和電的良導(dǎo)體,e常作為半導(dǎo)體材料。下列說法錯誤的是( )
A.d的硫酸鹽溶液呈酸性
B.a元素與b元素可形成核外電子總數(shù)為8的分子
C.圖2為上述六種元素中的一種元素形成的含氧酸的結(jié)構(gòu)
D.e單質(zhì)能與c的最高價氧化物對應(yīng)水化物的溶液發(fā)生反應(yīng)
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【題目】在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2A(g)+2B(g) xC(g)+2D(g),在2L密閉容器中,把4molA和2molB混合,2min后達(dá)到平衡時生成1.6molC,又測得反應(yīng)速率v(D)=0.2mol·L-1·min-1,下列說法正確的是
A. A和B的轉(zhuǎn)化率均是20% B. x = 2
C. 平衡時B的物質(zhì)的量為1.2mol D. 平衡時氣體壓強(qiáng)比原來減小
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【題目】按如圖所示裝置進(jìn)行實驗,填寫有關(guān)現(xiàn)象及化學(xué)方程式。
(1)A中現(xiàn)象是________________________________。
(2)B中濃硫酸的作用是__________________________。
(3)C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。
(4)D中的現(xiàn)象是______________________________。
(5)E中收集的氣體是____________(填名稱)。
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【題目】已知反應(yīng):3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(1)參加反應(yīng)的HNO3和作為氧化劑的HNO3的個數(shù)比為________。
(2)若有64 g Cu被氧化,則被還原的HNO3的質(zhì)量是________。
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【題目】[化學(xué)—選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)](15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元索,A2-和B+具有相同的電子構(gòu)型;C、 D為同周期元索,C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍;D元素最外層有一個未成對電子。回答下列問題:
(1)四種元素中電負(fù)性最大的是 (填元素符號),其中C原子的核外電子排布式為__________。
(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體,其中沸點高的是 (填分子式),原因是 ;A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為 和 。
(3)C和D反應(yīng)可生成組成比為1:3的化合物E, E的立體構(gòu)型為 ,中心原子的雜化軌道類型為 。
(4)化合物D2A的立體構(gòu)型為 ,中心原子的價層電子對數(shù)為 ,單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A,其化學(xué)方程式為 。
(5)A和B能夠形成化合物F,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù),a=0.566nm, F 的化學(xué)式為 :晶胞中A 原子的配位數(shù)為 ;列式計算晶體F的密度(g.cm-3) 。
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【題目】亞鐵鹽、鐵鹽在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活、污水處理等方面有著極其廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)用鐵屑與硫酸反應(yīng)制備硫酸亞鐵。
已知:①4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
②硫酸亞鐵在水中的溶解度如下圖:
(1)首先,將鐵屑放入碳酸鈉溶液中煮沸除油污,分離出液體,用水洗凈鐵屑。此步驟中,分離出液體的方法通常不用過濾,使用的操作是____________(填寫操作名稱)。
(2)向處理過的鐵屑中加入適量的硫酸,在一定溫度下使其反應(yīng)到不再產(chǎn)生氣體,趁熱過濾,得硫酸亞鐵溶液。
①硫酸濃度應(yīng)選擇(填字母序號)__________;
A.濃硫酸 B.10 moL·L-1硫酸
C.3 moL·L-1硫酸 D.任意濃度硫酸
②溫度宜控制在________,加熱的同時需適當(dāng)補(bǔ)充水,原因是___________________;
③反應(yīng)中應(yīng)保持_________ (填“<”“>”或“=”) 1。
(3)亞鐵鹽在空氣中易被氧化,但形成復(fù)鹽可穩(wěn)定存在,如“摩爾鹽”,即(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(硫酸亞鐵銨),就是在硫酸亞鐵溶液中加入少量稀硫酸溶液,再加入飽和硫酸銨溶液,經(jīng)過_______、_______、_______、_______等一系列操作后所得。
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【題目】德裔美籍固體物理學(xué)家古迪納夫在研究鈷酸鋰LiCOO3)。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)等正極材料及鋰離子電池領(lǐng)域作出卓著貢獻(xiàn)而獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎,其中磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是一種新型汽車?yán)黼x子電池,總反應(yīng)為FePO4+LiLiFePO4,電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)離子,下列說法錯誤的是( )
A.充電時,鐵元素發(fā)生還原反應(yīng)
B.放電時,Li作負(fù)極
C.放電時,正極反應(yīng)為FePO4+Li++e-=LiFePO4
D.若用該電池電解飽和食鹽水(電解池電極均為情性電極),當(dāng)電解池兩極共有4480mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)產(chǎn)生時,該電池消耗鋰的質(zhì)量為1.4g
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【題目】早在1913年就有報道說,在400℃以上AgI晶體的導(dǎo)電能力是室溫時的上萬倍,可與電解質(zhì)溶液相比。
(1)已知Ag元素的原子序數(shù)為47,則Ag元素在周期表中的位置是_____________,屬于_____區(qū),基態(tài)Ag原子的價電子排布式為__________。
(2)硫代硫酸銀(Ag2S2O3)是微溶于水的白色化合物,它能溶于過量的硫代硫酸鈉(Na2S2O3)溶液生成[Ag(S2O3)2]3-等絡(luò)陰離子。在[Ag(S2O3)2]3-中配位原子是______(填名稱),配體陰離子的空間構(gòu)型是______,中心原子采用_____雜化。
(3)碘的最高價氧化物的水化物有HIO4(偏高碘酸,不穩(wěn)定)和H5IO6(正高碘酸)等多種形式,它們的酸性HIO4_____ H5IO6(填:弱于、等于或強(qiáng)于)。氯、溴、碘的氫化物的酸性由強(qiáng)到弱排序為______(用化學(xué)式表示),其結(jié)構(gòu)原因是______。
(4)在離子晶體中,當(dāng)0.414<r(陽離子):r(陰離子)<0.732時,AB型化合物往往采用和NaCl晶體相同的晶體結(jié)構(gòu)(如下圖1)。已知r(Ag+):r(I-)=0.573,但在室溫下,AgI的晶體結(jié)構(gòu)如下圖2所示,稱為六方碘化銀。I-的配位數(shù)為______,造成AgI晶體結(jié)構(gòu)不同于NaCl晶體結(jié)構(gòu)的原因不可能是_______。
a. 幾何因素 b. 電荷因素 c. 鍵性因素
(5)當(dāng)溫度處于146~555℃間時,六方碘化銀轉(zhuǎn)化為α–AgI(如下圖),Ag+可隨機(jī)地分布在四面體空隙和八面體空隙中,多面體空隙間又彼此共面相連。因此可以想象,在電場作用下,Ag+可從一個空隙穿越到另一個空隙,沿著電場方向運動,這就不難理解α–AgI晶體是一個優(yōu)良的離子導(dǎo)體了。則在α–AgI晶體中,n(Ag+)﹕n(八面體空隙)﹕n(四面體空隙)= ______________。
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