當(dāng)前位置： 2021-2022學(xué)年江蘇省蘇州市八校高二（下）期末化學(xué)試卷> 試題詳情

陽(yáng)澄湖在從“生產(chǎn)養(yǎng)殖水體”向“生態(tài)旅游水體”轉(zhuǎn)型，湖水的化學(xué)耗氧量（COD）有明顯下降。COD值是指氧化1L水樣中還原性物質(zhì)所消耗O₂的質(zhì)量（常用K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定，并換算成O₂的質(zhì)量）。
已知：i）溶液中Cr₂
O
2
-
7
+H₂O₂?2
C
r
O
2
-
4
+2H⁺；六價(jià)鉻[Cr（VI）]在pH＞6.5時(shí)主要以
C
r
O
2
-
4
形式存在，pH＜6.5時(shí)主要以Cr₂
O
2
-
7
形式存在；
ii）Cr₂
O
2
-
7
有強(qiáng)氧化性，還原產(chǎn)物為Cr³⁺；
iii）K_sp（Ag₂CrO₄）=9.0×10^-12、K_sp[Cr（OH）₃]=6.3×10^-31、K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39。
（1）水樣COD的測(cè)定：量取20.00mL水樣，加入V₁mL0.2500mol?L^-1K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液混合，在Ag⁺催化和強(qiáng)酸性條件下充分氧化；再用0.1200mol?L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液滴定剩余的K₂Cr₂O₇，消耗V₂mL（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液。試回答：
①水樣進(jìn)行氧化時(shí)需保持強(qiáng)酸性的目的有：一是降低
C
r
O
2
-
4
濃度，以免將Ag⁺沉淀而影響催化活性；二是
防止Cr₂
O
2
-
7
轉(zhuǎn)化為
C
r
O
2
-
4
防止Cr₂
O
2
-
7
轉(zhuǎn)化為
C
r
O
2
-
4
。
②計(jì)算水樣的COD（單位：mg?L^-1）
根據(jù)反應(yīng)為Cr₂
O
2
-
7
+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O計(jì)算剩余K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為
1
6
n（Fe²⁺）=2V₂×10^-5mol,水樣中的還原物質(zhì)消耗K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為2.5V₁×10^-4mol-2.0V₂×10^-5mol,結(jié)合關(guān)系式2K₂Cr₂O₇～12e^-～3O₂計(jì)算水樣中還原性物質(zhì)所消耗O₂的物質(zhì)的量n（O₂）=
3
2
n（K₂Cr₂O₇）=1.5（2.5V₁×10^-4-2V₂×10^-5）mol,水樣的COD為
48
（
0
.
25
V
1
-
0
.
02
V
2
）
mg
0
.
02
L
=（600V₁-48V₂）mg/L
根據(jù)反應(yīng)為Cr₂
O
2
-
7
+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O計(jì)算剩余K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為
1
6
n（Fe²⁺）=2V₂×10^-5mol,水樣中的還原物質(zhì)消耗K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為2.5V₁×10^-4mol-2.0V₂×10^-5mol,結(jié)合關(guān)系式2K₂Cr₂O₇～12e^-～3O₂計(jì)算水樣中還原性物質(zhì)所消耗O₂的物質(zhì)的量n（O₂）=
3
2
n（K₂Cr₂O₇）=1.5（2.5V₁×10^-4-2V₂×10^-5）mol,水樣的COD為
48
（
0
.
25
V
1
-
0
.
02
V
2
）
mg
0
.
02
L
=（600V₁-48V₂）mg/L
。（寫出必要的計(jì)算過(guò)程）
（2）測(cè)定廢液的處理：COD測(cè)定所產(chǎn)生的酸性廢液中含有Cr₂
O
2
-
7
、Cr³⁺、Fe³⁺、Ag⁺等，處理流程如圖。

①固體Ⅰ可溶于濃氨水，反應(yīng)的離子方程式為
AgCl+2NH₃?H₂O=[Ag（NH₃）₂]Cl+2H₂O
AgCl+2NH₃?H₂O=[Ag（NH₃）₂]Cl+2H₂O
。
②可排放溶液中
c
（
C
r
3
+
）
c
（
F
e
3
+
）
=
2.4×10⁸
2.4×10⁸
。（計(jì)算結(jié)果用科學(xué)記數(shù)法，并保留兩位有效數(shù)字）。
③氧化石墨烯（AGO）可以吸附去除Cr（VI）。已知AGO表面Zeta電位（數(shù)值表示吸附劑表面電荷的電性和電荷數(shù)相對(duì)大小）隨pH變化的曲線如圖。當(dāng)pH為4.0～6.0時(shí)，AGO對(duì)Cr（Ⅵ）的去除率較高，可能的原因是
AGO表面的Zeta電位較高，所帶的正電荷較多，此時(shí)鉻元素主要以Cr₂
O
2
-
7
、
HC
r
O
-
4
形式存在，故此時(shí)去除率較高
AGO表面的Zeta電位較高，所帶的正電荷較多，此時(shí)鉻元素主要以Cr₂
O
2
-
7
、
HC
r
O
-
4
形式存在，故此時(shí)去除率較高
。

【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用．

【答案】防止Cr₂

轉(zhuǎn)化為

；根據(jù)反應(yīng)為Cr₂

+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O計(jì)算剩余K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為

n（Fe²⁺）=2V₂×10^-5mol，水樣中的還原物質(zhì)消耗K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為2.5V₁×10^-4mol-2.0V₂×10^-5mol，結(jié)合關(guān)系式2K₂Cr₂O₇～12e^-～3O₂計(jì)算水樣中還原性物質(zhì)所消耗O₂的物質(zhì)的量n（O₂）=

n（K₂Cr₂O₇）=1.5（2.5V₁×10^-4-2V₂×10^-5）mol，水樣的COD為

（

）

=（600V₁-48V₂）mg/L；AgCl+2NH₃?H₂O=[Ag（NH₃）₂]Cl+2H₂O；2.4×10⁸；AGO表面的Zeta電位較高，所帶的正電荷較多，此時(shí)鉻元素主要以Cr₂

、

形式存在，故此時(shí)去除率較高

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：33引用：2難度：0.6

相似題

1．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過(guò)如下簡(jiǎn)化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（Fe主要以Fe₂O₃存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO₄（反應(yīng)條件略）。

活化硫鐵礦還原Fe³⁺的主要反應(yīng)為：FeS₂+7Fe₂（SO₄）₃+8H₂O=15FeSO₄+8H₂SO₄，不考慮其它反應(yīng)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）第Ⅰ步H₂SO₄與Fe₂O₃反應(yīng)的離子方程式是

。
（2）檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe³⁺是否完全被還原，應(yīng)選擇

（填字母編號(hào)）。
A．KMnO₄溶液 B．KCl溶液 C．KSCN 溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO₃調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2，此時(shí)Fe²⁺不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡，通入空氣引起溶液pH降低的原因是

。
（4）FeSO₄可轉(zhuǎn)化為FeCO₃，F(xiàn)eCO₃在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。
已知25℃，101kPa時(shí)：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ/mol
FeCO₃在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式是

。
（5）FeSO₄在一定條件下可制得FeS₂（二硫化亞鐵）納米材料，該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS₂=Fe+2Li₂S，正極反應(yīng)式是

（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe₂O₃，其含量為50%，將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其它雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)，按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO₃

kg。
發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：495引用：3難度：0.3
解析
2．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過(guò)如下簡(jiǎn)化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe₂O₃存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO₄（反應(yīng)條件略）。

活化硫鐵礦還原Fe³⁺的主要反應(yīng)為FeS₂+7Fe₂（SO₄）₃+8H₂O═15FeSO₄+8H₂SO₄，不考慮其他反應(yīng)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）第Ⅰ步H₂SO₄與Fe₂O₃反應(yīng)的離子方程式是

。
（2）檢驗(yàn)第Ⅱ步中Fe³⁺是否完全還原，應(yīng)選擇

（填字母編號(hào)）。
A．KMnO₄溶液B．K₃[Fe（CN）₆]溶液C．KSCN溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO₃調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5．2，此時(shí)Fe²⁺不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是

。
（4）FeSO₄可轉(zhuǎn)化為FeCO₃，F(xiàn)eCO₃在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料，已知25℃，101kPa時(shí)：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1 648kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ?mol^-1
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1 480kJ?mol^-1FeCO₃在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式是

。
（5）FeSO₄在一定條件下可制得FeS₂（二硫化亞鐵）納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS₂═Fe+2Li₂S，正極反應(yīng)式是

。
（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe₂O₃，其含量為50%．將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO₃

kg.（不需計(jì)算，寫出表達(dá)式即可）
發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：28引用：2難度：0.5
解析
3．四氧化三錳用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體，用作電子計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料（含有少量CaO、MgO、Ca（OH）₂等物質(zhì)）制備Mn₃O₄的工藝流程如圖：

已知：①氧化時(shí)鼓入空氣使溶液的電位迅速上升；
②四氧化三錳中錳的化合價(jià)與四氧化三鐵中鐵的化合價(jià)類似。
回答下列問(wèn)題：
（1）為提高“溶解”效率，可采取的措施有

。
（2）濾渣的主要成分是

。
（3）氧化時(shí)，生成Mn₃O₄的離子方程式為

產(chǎn)生氨氣以回收利用。
（4）向母液可加入

。
A.CaO
B.稀氫氧化鈉溶液
C.氫氧化鈣固體
D.（NH₄）₂CO₃
（5）通過(guò)對(duì)上述“氧化”工藝進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關(guān)系如圖所示

氧化時(shí)N₂H₄?H₂O的作用是

。
（6）四氧化三錳的其他制法：
①熱還原法：
在甲烷氣體存在下，將Mn₂O₃還原成Mn₃O₄的化學(xué)方程式為

。
②電解法：
利用電解原理，制備四氧化三錳裝置如圖所示。（電極材料均為惰性電極，＜代表電子流向）

電源正極為

（填“a”或“b”），陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

。
發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：14引用：1難度：0.6
解析

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