化学讲义3 23-3 281

3.23作业【2014海淀零模】27.（14分）氯气常用于自来水厂杀菌消毒。（1）工业上用铁电极和石墨做为电极电解饱和食盐水生产氯气，铁电极作 极，石墨电极上的电极反应式为 。（2）氯氧化法是在碱性条件下，用Cl2将废水中的CN-氧化成无毒的N2和CO2。该反应的离子方程式为 。（3）氯胺（NH2Cl）消毒法是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气，发生反应：Cl2 + NH3 = NH2Cl + HCl，生成的NH2Cl比HClO稳定，且能部分水解重新生成HClO，起到消毒杀菌的作用。氯胺能消毒杀菌的原因是 （用化学用语表示）。氯胺消毒法处理后的水中，氮元素多以NH4+的形式存在。已知：NH4+(aq) + 1.5O2(g)= NO2-(aq) + 2H+(aq) + H2O (l) H=273 kJmol-1NH4+(aq) + 2O2(g)= NO3-(aq) + 2H+(aq) + H2O (l) H =346 kJmol-1 NO2-(aq)被O2氧化成NO3-(aq)的热化学方程式为 。资料：. S2O32-在酸性溶液中不能稳定存在 .25时，H2CO3HCO3-+ H+ K=4.410-7H2SHS- + H+ K=1.310-7H2SO3HSO3-+ H+ K=1.5410-2（4）在水产养殖中，可以用Na2S2O3将水中残余的微量Cl2除去，某实验小组利用下图所示装置和药品制备Na2S2O3。结合上述资料回答： 开始通SO2时，在B口检测到有新的气体生成，判断从B口排出的气体中是否含有H2S，并写出判断依据 。 为获得较多的Na2S2O3，当溶液的pH接近7时，应立即停止通入SO2，其原因 是 。 【2014西城二模】26（13分）海水是巨大的化学资源宝库。从海水中可以提取氯、溴、碘等卤族元素。（1）Cl2的电子式是 。（2）已知：X2 (g)+H2(g)2HX(g) (X2表示Cl2、Br2和I2)。 右图表示平衡常数K与温度t的关系。H 表示X2与H2反应的焓变，H 0。（填“”、“”或“”） 曲线a表示的是 （填“Cl2”、“Br2”或“I2”）与H2反应时K与t的关系。海水淡化具有广泛的应用前景，淡化前需对海水进行预处理。（1）通常用明矾K2SO4Al2(SO4)324H2O作混凝剂，降低浊度。明矾水解的离子方程式是 。（2）用下图所示NaClO的发生装置对海水进行消毒和灭藻处理。 装置中由NaCl转化为NaClO的化学方程式是 。 海水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3等杂质离子，处理过程中装置的阴极易产生水垢，其主要成分是Mg(OH)2和CaCO3。生成CaCO3的离子方程式是 。 若每隔5-10 min倒换一次电极电性，可有效地解决阴极的结垢问题。试用电极反应式并结合必要的文字进行解释 。3.24作业【2014海淀二模】27.（14分）对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。（1）含氰废水中的CN有剧毒。CN中C元素显+2价， N元素显-3价，用原子结构解释N元素显负价的原因是 ，共用电子对偏向N原子，N元素显负价。在微生物的作用下，CN能够被氧气氧化成HCO3-，同时生成NH3，该反应的离子方程式为 。（2）含乙酸钠和对氯酚（）的废水可以利用微生物电池除去，其原理如下图所示。质子交换膜A极B极微生物膜CH3COO-HCO3-H+Cl-和 B是电池的 极（填“正”或“负”）；A极的电极反应式为 。浓HA溶液（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A- 表示乳酸根离子）。惰性电极惰性电极浓缩室阳离子交换膜阴离子交换膜0.1molL-1H2SO4溶液垃圾发酵液（含A-离子）稀HA溶液 阳极的电极反应式为 。 简述浓缩室中得到浓乳酸的原理： 。 电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8，此时进入浓缩室的OH-可忽略不计。400mL 10 gL-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 gL-1（溶液体积变化忽略不计），阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为 L。（乳酸的摩尔质量为90 g mol-1）【2013海淀一模】25（15分）海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.58.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：成分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-含量/mgL-19360832001100160001200118（1）海水显弱碱性的原因是（用离子方程式表示）： ，该海水中Ca2+的物质的量浓度为_ mol/L 。（2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过。 阴极的电极反应式为 。 电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式 。 淡水的出口为a、b、c中的_出口。（3）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：FePO4LiFePO4该电池电解质为能传导 Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极（填“正”或“负”），电极反应式为 。（4） 利用海洋资源可获得MnO2 。MnO2可用来制备高锰酸钾：将MnO2与KOH混合后在空气中加热熔融，得到绿色的锰酸钾（K2MnO4），再利用氯气将锰酸钾氧化成高锰酸钾。该制备过程中消耗相同条件下空气和氯气的体积比为_（空气中氧气的体积分数按20%计）。3.25作业【2013朝阳一模】25（12分）工业上常以赤铁矿石（主要成分为Fe2O3）和焦炭为主要原料，在高温下炼铁。焦炭产生CO的反应是：高温C+ O2 = CO2 C+ CO2 高温2CO （1）CO还原赤铁矿的化学方程式是 （2）下列说法正确的是 a. 为使赤铁矿石充分燃烧，需将其粉碎b. 足量的空气能提高炼铁反应速率c. 与生铁相比较，纯铁转化为“铁水”的温度低（3）生铁的用途很多，某电镀厂用生铁将废水中的Cr2O72-转化为Cr3+，流程图如下： 气体A是 在上述酸性溶液中，生铁比纯铁产生Fe2+的速率快，原因是 将Cr3+转化为Cr(OH)3的离子方程式是 （4）电解法将一定浓度的酸性废水中的Cr2O72-转化为Cr3+，其原理示意图如下： 阳极附近溶液中Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式是 一段时间后，试管底部出现沉淀。解释生成沉淀的原因： 【2012朝阳一模】27.（14分）高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：回答下列问题：（1）氢氧化钠的电子式是_。（2）经过步骤后，加入NaOH固体的原因是_。 （3）步骤反应的离子方程式是_。（4）从溶液中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4 、NaCl，则步骤中反应的离子方程式为_。（5）将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na2FeO4浓度变化如下图曲线、所示，试推测曲线I比曲线II对应的污水pH_（填“高”或“低”）。（6） 通过计算得知Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的_（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是_（答出两点即可）。3.26作业电解【2012海淀二模】28.（15分） 最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为：2CH3CHO + H2O = CH3CH2OH + CH3COOH实验室中，以一定浓度的乙醛Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如右图所示。（1）若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入 （填化学式）气体。（2）电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。电极反应如下：阳极： 4OH- - 4e- = O2+ 2H2O 阴极： CH3CHO + 2e- + 2H2O = CH3CH2OH + 2OH- （3）电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量 （填“增大”、“减小”或“不变”）。（4）电解过程中，某时刻测定了阳极区溶液中各组分的物质的量，其中Na2SO4与CH3COOH的物质的量相同。下列关于阳极区溶液中各微粒浓度关系的说法正确的是 （填字母序号）。a. c(Na+)不一定是c(SO42-)的2倍 b. c(Na+) = 2c(CH3COOH) + 2c(CH3COO-)c. c(Na+) + c(H+) =c(SO42-) + c(CH3COO-) + c(OH-) d. c(Na+) c(CH3COOH) c(CH3COO-) c(OH-) （5）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8、78.4。从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是 。（6）在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛的含量为3000 mg/L的废水，可得到乙醇 kg（计算结果保留小数点后1位）。【2012朝阳二模】25（12分）ClO2气体是一种常用的消毒剂，我国从2000年起已逐步用ClO2代替氯气对饮用水进行消毒。（1）消毒水时，ClO2还可将Fe2+、Mn2+转化成Fe（OH）3、MnO2难溶物除去，在这个过程中，Fe2+、Mn2+的化合价升高，说明C1O2具有_性。（2）工业上可以通过下列方法制取ClO2，请完成该反应化学方程式： 2KClO3 + SO2 = 2ClO2 + 。（3）自来水厂用ClO2处理后的水中，要求C1O2的浓度在0108 mg/L之间。碘量法可以检测水中ClO2的浓度，步骤如下： I取一定体积的水样用氢氧化钠溶液调至中性，然后加入一定量的碘化钾，并加入淀粉溶液，溶液变蓝。 加入一定量的Na2S2O3溶液。（已知 2S2O32- + I2 = S4O62- + 2I-） 加硫酸调节水样pH至1。3。操作时，不同pH环境中粒子种类如下图所示：请回答：操作I中反应的离子方程式是 。确定操作完全反应的现象是 。在操作过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是 。若水样的体积为101，在操作时消耗了1010-3 mol/L的Na2S2O3 溶液10mL则水样中ClO2的浓度是 mg/L。3.27作业rOH2O; 3CrO42- + 4H+ = Cr3O101-999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999【2012朝阳二模】26（14分）重铬酸钠俗称红矾钠（Na2Cr2O72H2O）是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程如下：请回答：（1）已知Fe(CrO2)2中铬元素是+3价，则Fe(CrO2)2中铁元素是_价。（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3可写成Na2OSiO2，则Fe(CrO2)2可写成_。（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe(CrO2)2生成可溶于水的Na2CrO4，反应化学方程式如下：4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 = 2Fe2O3 + 8Na2CrO4 + 8CO2 为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是_。（4）已知CrO42在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O; 3CrO42- + 4H+ = Cr3O102- + 2H2O 往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是_。 混合溶液乙中溶质的化学式是_。（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O72必须除去。工业上可用电解法来处理含Cr2O72的废水，下图为电解装暨示意图（电极材料分别为铁和石墨）。通电后，Cr2O72在b极附近转变为Cr3+，一段时间后Cr3+最终可在a极附近变成Cr(OH)3沉淀而被除去。a电极的电极反应式是 ，b电极附近反应的离子方程式是 。【2011东城一模】28.（14分）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O72转化为Cr(OH)3沉淀除去。氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe27.09.0Fe31.93.2Cr36.08.0已知：（1）某含铬废水处理的主要流程如图-22所示：混凝剂排放含的废水初沉池反应池沉淀池NaHSO3H2SO4NaOH高分子混凝剂污泥处理Cr(OH)3初沉池中加入的混凝剂是K2SO4Al2(SO4)324H2O，用离子方程式表示其反应原理是 。反应池中发生主要反应的离子方程式Cr2O72+3HSO3-+5H+=2Cr3+3SO42-+4H2O。根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是 、 。证明Cr3+沉淀完全的方法是 。（2）工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水。实验室利用如图-23模拟处理含Cr2O72-的废水，阳极反应式是Fe-2e-=Fe2+，阴极反应式是2 H+ +2e-=H2。Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是 ，得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从水的电离平衡角度解释其原因是 。用电解法处理该溶液中0.01mol Cr2O72-时，至少得到沉淀的质量是 g。+ FeFe含Cr2O72废水、稀H2SO4图-233.28作业【2011海淀一模】27（15分）某电镀铜厂有两种废水需要处理，一种废水中含有CN-离子，另一种废水中含有Cr2O72-离子。该厂拟定如图19所示的废水处理流程。加入NaClO溶液含CN-废水调整pH1011含CNO-废水含Cr2O72-废水调整pH23加入Na2S2O3溶液含SO42-废水继续处理待检水样 图19回答以下问题：（1）上述处理废水的流程中主要使用的方法是 。（2）中使用的NaClO溶液呈碱性，用离子方程式解释原因 。（3）中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为 。（4）中反应时，每0.4 mol Cr2O72-转移2.4 mol e-，该反应的离子方程式为 。（5）取少量待检水样于试管中，先加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，继续加入NaOH溶液，直到不再产生蓝色沉淀为止，再加入Na2S溶液，有黑色沉淀生成，且蓝色沉淀逐渐减少。请你使用化学用语，结合必要的文字解释其原因 。【2010年海淀区一模】27(14分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图18所示：(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的 。 aH2SO4 bBaSO4 cN2SO4 dNaOH eCH3CH2OH(2)电解池阳极的电极反应分别是 ；。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 。(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是。正极的电极反应是 。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是 。(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况) L。参考答案3.23作业答案【2014海淀零模】27.（1）阴2Cl-2e-=Cl2（2）5Cl2+2CN-+4H2O=10Cl-+N2+2CO2+8H+（3）NH2Cl+H2O=NH3+HClO2NO2-(aq)+O2(g)=2NO3-(aq)H=146kJmol-1（4）答案1：含H2S，由电离常数知H2SO3酸性强于H2S，溶液中的S2-与H2SO3反应生成H2S。答案2：不含H2S，S2-还原性较强，能被SO2氧化生成其它含硫物质。通入过多SO2会使溶液的pH小于7，S2O32-在酸性溶液中不能稳定存在。【2014西城二模】26（13分）（1） （1分）；（2） （2分）； Cl 2。（1）Al 3+ +3H 2 O Al(OH) 3 +3H +（2） 2NaCl+2H 2 O 2NaOH+Cl 2 +H 2 ；2NaOH+Cl 2 =NaClO+NaCl+H 2 O； Ca 2+ HCO 3 - OH - CaCO 3 H 2 O； 阴极结垢后倒换电极电性，阴极变为阳极，其电极反应为：2Cl - -2e - =Cl 2 ，产生的氯气与水发生反应：Cl 2 +H 2 O=HCl+HClO，使该电极附近溶液呈酸性，从而将Mg(OH) 2 和CaCO 3 溶解而达到除垢的目的。3.24作业答案【2014海淀二模】27.（1）C和N的原子电子层数相同（同周期），核电荷数C小于N，原子半径C大于N（吸引电子能力C弱于N）2CN+ 4H2O +O2微生物 2HCO3+ 2NH3（2）负；ClOH +2e+ H+ =OH + Cl（3）4OH4e= 2H2O+O2 阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H+ +A =HA，乳酸浓度增大。 6.72【2013海淀一模】（1）2H2O2e=H22OHCa2OHHCO3-=CaCO3H2Ob（2）正FePO4eLi=LiFePO4（1）电解海水，阴极是H得电子，而不是活泼金属阳离子，2H2O2e=H22OH。由于在阴极区H不断放电，破坏水的电离平衡，c(OH)增大，致使Ca2OHHCO3-=CaCO3H2O。因为在阴极区除去Ca2、Mg2，所以淡水应b口出。（2）放电时的电极反应式分别为负极：Lie=Li，正极：FePO4Lie=LiFePO4。3.25作业答案【2013朝阳一模】（1）Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2（2）a，b（3）H2生铁中含有C，在硫酸溶液中形成无数微小原电池，加快反应速率2Cr3+3Ca（OH）22Cr（OH）3+3Ca2+（4）6Fe2+Cr2O72-+14H+6Fe3+2Cr3+7H2O随着电解进行，溶液中c（H+） 逐渐减少，c（OH-）浓度增大，生成Fe（OH）3和Cr（OH）3沉淀【2012朝阳一模】（1）Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，所以加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性（2）2Fe2+H2O22H+2Fe3+2H2O （3）2Fe3+3ClO10OH2FeO423Cl5H2O（4）高 （5）低 既能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）3.26作业答案【2012海淀二模】（1）CH4 （2）CH3CHO -2e- + H2O = CH3COOH + 2H+ ；4H+ + 4e- = 2H2或4H2O + 4e- = 2H2+ 4OH- （3）不变 （4）abd （5）蒸馏 （6）1.9 【2012朝阳二模】 (1)氧化 (2)K2SO4(3)2ClO22I=2ClOI2蓝色消失，半分钟内不变色ClO4I4H=Cl2I22H2O0.6753.27