【題目】金屬冶煉、電鍍、電路板生產(chǎn)等過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的 Cu2+,Cu2+是一種重金屬離子,嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育,對(duì)人體健康也有很大危害,必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)標(biāo)后方可排放。某電路板生產(chǎn)企業(yè)的水質(zhì)情況及國(guó)家允許排放的污水標(biāo)準(zhǔn)如下表:
項(xiàng)目 | 廢水水質(zhì) | 排放標(biāo)準(zhǔn) |
pH | 1.0 | 6~9 |
Cu2+(mg/L) | 1470 | ≤0.5 |
氨氮(mg/L) | 2632 | ≤15 |
Ⅰ.為研究上述廢水中 Cu2+的處理方法并實(shí)現(xiàn) Cu 的資源化回收,有研究者進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn): 向一定體積的廢水中加入一定量廢鐵屑和焦炭粉,置于攪拌器上攪拌 90min、靜置,經(jīng)分析測(cè)得上清液中銅含量約為 72mg/L;濾出上清液,向?yàn)V液中加入一定量 FeS 固體,充分?jǐn)嚢韬箪o置,經(jīng)分析測(cè)得其中銅含量已經(jīng)達(dá)標(biāo)。
(1)在 pH=1.0 的廢水中,氨氮的主要存在形式是_____(用化學(xué)式表示)。
(2)①加入廢鐵屑后,廢水中的銅含量明顯減少,反應(yīng)的離子方程式是_____
②加入焦炭可以加快反應(yīng)速率,原因是_________________________________
(3)結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)解釋加入 FeS 固體使廢水達(dá)標(biāo)的原因_________________________。
(4)在處理廢水過(guò)程中使用的鐵粉會(huì)因表面布滿一層銅膜而失效,因此要對(duì)失效的鐵粉進(jìn)行活化處理,同時(shí)回收銅。處理方法為:用一定濃度的氨水浸泡包覆銅膜的鐵粉,露置在空氣中一段時(shí)間后,可以將表面的 Cu 轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]2+與鐵粉分離。
請(qǐng)寫(xiě)出 Cu 轉(zhuǎn)化為 [Cu(NH3)4]2+的離子方程式:_____。
Ⅱ?yàn)檠芯繌U水處理的最佳 pH,取五份等量的 I 中上清液, 分別用 30%的 NaOH 溶液調(diào)節(jié) pH 值至 8.5、9、9.5、10、11,靜置后,分析上層清液中銅元素的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。查閱資料可知:Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-。
(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,你認(rèn)為最佳的 pH 約為_____________________________。結(jié)合資料解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈圖中 b~d 段曲線所示的原因:_________________________。
【答案】NH4+ Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 鐵屑、焦炭粉和廢水中的電解質(zhì)可以形成許多微小的原電池 FeS+Cu2+=CuS+Fe2+ 2Cu+O2+8 NH3H2O=2[Cu(NH3)4]2++4OH- +6H2O 9 在b~c之間,隨著清液pH增大,c(OH-)增大,NH4+與OH-反應(yīng)生成NH3H2O,使得c(NH3)增大,Cu(OH)2+ 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-向正反應(yīng)方向移動(dòng),故清液中的銅濃度升高;在c~d之間,隨著c(OH-)增大,上述平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故清液中的銅濃度又逐漸降低。
【解析】
由題中信息可知,向一定體積的廢水中加入一定量廢鐵屑和焦炭粉,可以形成原電池加快鐵置換銅的速率;濾出上清液,向?yàn)V液中加入一定量 FeS 固體,充分?jǐn)嚢韬,發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化,可以使其中銅含量達(dá)標(biāo)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析圖中曲線變化的原因。
(1)在 pH=1.0 的廢水顯酸性,根據(jù)氨氣可以與酸反應(yīng)生成銨鹽可知,氨氮在該廢水中的主要存在形式是NH4+。
(2)①鐵比銅活潑,鐵可以與銅鹽發(fā)生置換反應(yīng),因此加入廢鐵屑后,廢水中的銅含量明顯減少,反應(yīng)的離子方程式是Fe+Cu2+=Cu+Fe2+;
②廢水中加入一定量廢鐵屑和焦炭粉后,可以形成許多微小的原電池,形成原電池可以加快化學(xué)反應(yīng)速率;
(3)FeS可以與廢水的Cu2+發(fā)生反應(yīng)生成溶解度更小的CuS,因此,加入 FeS 固體使廢水達(dá)標(biāo)的原因用離子方程式可表示為FeS+Cu2+=CuS+Fe2+。
(4)用一定濃度的氨水浸泡包覆銅膜的鐵粉,露置在空氣中一段時(shí)間后,可以將表面的 Cu 轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]2+,該反應(yīng)的離子方程式為2Cu+O2+8 NH3H2O=2[Cu(NH3)4]2++4OH- +6H2O。
(5)由圖中信息可知,pH約為9時(shí),上層清液中銅元素的含量(銅濃度)最低,因此,最佳的pH約為9。由題中所給資料可知,Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-。在b~c之間,隨著清液pH增大,c(OH-)增大,NH4+與 OH-反應(yīng)生成NH3H2O,使得c(NH3)增大,上述平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故清液中的銅濃度升高;在c~d之間,隨著c(OH-)增大,上述平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故清液中的銅濃度又逐漸降低。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某化學(xué)興趣小組為探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性強(qiáng)弱,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):
(1)①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是____________________。
②整套實(shí)驗(yàn)裝置存在一處明顯的不足,請(qǐng)指出__________________。
(2)用改正后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:_______。
(3)因忙于觀察和記錄,沒(méi)有及時(shí)停止反應(yīng),D、E中均發(fā)生了新的變化。D裝置中:紅色慢慢褪去。E裝置中:CCl4層先由無(wú)色變?yōu)槌壬,后顏色逐漸加深,直至變成紅色。
為探究上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì),小組同學(xué)查得資料如下:
i.Fe3+3SCN-Fe(SCN)3是一個(gè)可逆反應(yīng)。
ii.(SCN)2性質(zhì)與鹵素單質(zhì)類(lèi)似、氧化性:Cl2>(SCN)2。
iii.Cl2和Br2反應(yīng)生辰BrCl,BrCl呈紅色(略帶黃色),沸點(diǎn)約5℃,它與水能發(fā)生水解反應(yīng),且該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。
iv.AgClO、AgBrO均可溶于水。
①用平衡移動(dòng)原理(結(jié)合上述資料)解釋Cl2過(guò)量時(shí)D中溶液紅色褪去的原因_______,現(xiàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)證明上述解釋:取少量褪色后的溶液,滴加___________溶液,若溶液顏色________,則上述解釋是合理的。
②探究E中顏色變化的原因,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:
用分液漏斗分離出E的下層溶液,蒸餾、收集紅色物質(zhì),取少量,加入AgNO3溶液,結(jié)果觀察到僅有白色沉淀產(chǎn)生。請(qǐng)結(jié)合上述資料用兩步方程式(離子或化學(xué)方程式不限定)解釋僅產(chǎn)生白色沉淀的原因:__________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】①C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ/mol,②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol,則CO的燃燒熱為_______,其熱化學(xué)方程式為________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)擬用氯化鈣固體、碳酸鈉溶液和稀硝酸等試劑,先制得碳酸鈣,最終制得純凈的硝酸鈣晶體。
(1)寫(xiě)出制取過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式:________________、________________________。
(2)請(qǐng)幫助該同學(xué)完成下列實(shí)驗(yàn)操作步驟(不要求回答使用的儀器)
①用蒸餾水完全溶解CaCl2后,加入________。
②將反應(yīng)后的混合物過(guò)濾,并用適量蒸餾水洗滌沉淀至無(wú)Cl-。
③加入________________,使沉淀完全溶解。
④將所得溶液蒸發(fā)、結(jié)晶,得到純凈的硝酸鈣晶體。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】粗硅提純常見(jiàn)方法之一是先將粗硅與HCl反應(yīng)制得SiHCl3,經(jīng)提純后再用H2還原:SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g)。在2L密閉容器中,不同溫度及不同n(H2)/n(SiHCl3)時(shí),反應(yīng)物X的平衡轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖。下列判斷合理的是
A. X是H2
B. 1150℃反應(yīng)的平衡常數(shù)大于950℃時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)
C. 減小Si(s)的量,有利于提高SiHCl3的轉(zhuǎn)化率
D. 工業(yè)上可采用增大壓強(qiáng)的方法提高產(chǎn)率
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】多巴胺是一種神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì),會(huì)傳遞興奮及開(kāi)心的信息。其部分合成路線如下,下列說(shuō)法正確的是
A. 甲在苯環(huán)上的溴代產(chǎn)物有2種
B. lmol乙與H2發(fā)生加成,最多消耗3molH2
C. 多巴胺分子中所有碳原子可能處在同一平面
D. 甲、乙、多巴胺3種物質(zhì)均屬于芳香烴
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】鋁是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要材料,鋁在地殼中的含量約占8%,目前我國(guó)鋁消費(fèi)量超過(guò)430萬(wàn)噸,在眾多的金屬中僅次于鐵。請(qǐng)回答下問(wèn)題:
(Ⅰ)實(shí)驗(yàn)室中用金屬鋁制備少量氫氧化鋁,有以下3種方案:
方案1:AlAl3+Al(OH)3↓
方案2:AlAlOAl(OH)3↓
方案3:―→Al(OH)3
制備相同物質(zhì)的量的氫氧化鋁消耗酸和堿最少的是方案________。
(Ⅱ)工業(yè)上冶煉鋁的流程圖如圖所示:
在制取氧化鋁的過(guò)程中,分析鋁土礦和赤泥中所含Al2O3、Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)據(jù)如下:
(1)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式,反應(yīng)①________,反應(yīng)②________。
(2)電解氧化鋁生產(chǎn)鋁時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_______________________________________。
(3)假設(shè)其他雜質(zhì)不參加反應(yīng),則每生產(chǎn)3.4 t純凈的氧化鋁,需鋁土礦________t。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某溫度下,分別向10.00mL0.1mol/L的KCl和K2CrO4溶液中滴加0.1mol/LAgNO3溶液,滴加過(guò)程中-lgc(M)(M為Cl-或CrO42-)與AgNO3溶液體積(V)的變化關(guān)系如圖所示(忽略溶液體積變化)。下列說(shuō)法不正確的是( )
A.曲線L1表示-lgc(Cl-)與V(AgNO3)的變化關(guān)系
B.M點(diǎn)溶液中:c(NO3-)>c(K+)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-)
C.該溫度下,Ksp(Ag2CrO4)=4.0×10-12
D.相同實(shí)驗(yàn)條件下,若改為0.05mol/L的KCl和K2CrO4溶液,則曲線L2中N點(diǎn)移到Q點(diǎn)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,Y和Z位于同一主族。m、n、p均為由這些元素組成的二元化合物,甲、乙、丙為其中三種元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì),丙為淡黃色固體,易溶在XZ2中,n是一種二元弱酸。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(反應(yīng)條件省略)。下列說(shuō)法正確的是
A. 原子半徑:W<X<Y B. 非金屬性:Y>Z>X
C. Y與Z組成的化合物一定有漂白性 D. W與X組成的化合物中只有極性鍵
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