【題目】鉻是廣泛存在于環(huán)境中的金屬元素,在水體中主要以三價和六價鉻的化合物為主,其中六價鉻對人有害。通常含六價鉻的酸性工業(yè)廢水的處理流程為:
請回答下列問題:
I.(1)第①步存在平衡:2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O,請寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K= ______________。第①步反應(yīng)的下列狀態(tài)一定達到平衡的是________。
a.Cr2O72-和CrO42-的濃度相同 b.2v (Cr2O72-) = v (CrO42-) c.溶液的顏色保持不變
(2)常溫下,向100mL、0.1mol/L的K2CrO4溶液加入1mol/L硫酸10mL,存在平衡:
2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O K=5×1014
若向上述溶液中加入濃KOH溶液,溶液的顏色由橙色漸變?yōu)辄S色,反應(yīng)逆轉(zhuǎn):Cr2O72-(橙色) +2OH-2CrO42-(黃色) +H2O
設(shè)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1,則K1=_______________。
II.為進一步研究初始pH和草酸濃度對第②步反應(yīng)速率的影響,某學(xué)習(xí)小組設(shè)計對比實驗如下表:
實驗編號 | 初始pH | 廢水樣品體積/mL | 草酸溶液體積/mL | 蒸餾水體積/mL |
甲 | 4 | 60 | 10 | 30 |
乙 | 5 | x | 10 | 30 |
丙 | 5 | y | 5 | z |
(3)實驗設(shè)計表中z=_______mL;
(4)實驗甲中0~t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3+)=________mol/(L·min) (用含字母的代數(shù)式表示)。
(5)常溫下,第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),溶度積Ksp[Cr(OH)3]=1×10-32,要使c(Cr3+)不高于10-5mol/L,溶液的pH應(yīng)調(diào)至___________。
【答案】 c 2×1013 35 2(c0-c1)/t1 5(或≥5)
【解析】I.(1)第①步存在平衡:2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為
。第①步反應(yīng)的下列狀態(tài)中:a.Cr2O72-和CrO42-的濃度相同,不能說明它們的濃度保持不變;b.2v (Cr2O72-) = v (CrO42-) 不能代表正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等;c.溶液的顏色保持不變,說明反應(yīng)混合物中各組分的濃度均保持不變,即達到平衡狀態(tài)。綜上所述,一定達到平衡的是c。
(2)常溫下,向100mL、0.1mol/L的K2CrO4溶液加入1mol/L硫酸10mL,存在平衡:
2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O ,K=5×1014;若向上述溶液中加入濃KOH溶液,溶液的顏色由橙色漸變?yōu)辄S色,反應(yīng)逆轉(zhuǎn)為Cr2O72-(橙色) +2OH-
2CrO42-(黃色) +H2O,設(shè)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1,則K1=
2×1013。
II.(3)根據(jù)控制變量法的原理可知,要保證廢水樣品相同、混合后總體積相同,即x=60、y=60,所以實驗設(shè)計表中z=35;
(4)實驗甲中0~t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3+)=2 v(Cr2O72-)= mol/(L·min)。
(5)常溫下,第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),溶度積Ksp[Cr(OH)3]=1×10-32,要使c(Cr3+)不高于10-5mol/L,則
,即c(OH-)≥10-9mol/L,所以溶液的pH應(yīng)調(diào)至5(或≥5)。
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【題目】結(jié)合所學(xué)內(nèi)容回答下列問題:
Ⅰ.某實驗小組以H2O2的分解為例,研究濃度、催化劑、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,按照如下方案設(shè)計實驗。
實驗編號 | 反應(yīng)物 | 催化劑 | 溫度 |
① | 10 mL 2% H2O2溶液 | 無 | 20℃ |
② | 10 mL 5% H2O2溶液 | 無 | 20℃ |
③ | 10 mL 5% H2O2溶液 | 1-2滴1 mol/LFeCl3溶液 | 20℃ |
④ | 10 mL 5% H2O2溶液 | 無 | 20℃ |
⑤ | 10 mL 5% H2O2溶液 | ||
⑥ | 無 | 20℃ |
(1)實驗①和②的目的是研究_______________對反應(yīng)速率的影響。
(2)實驗③和④測得生成氧氣的體積隨時間變化的關(guān)系如下圖所示。
分析上圖能夠得出的實驗結(jié)論是________________________________________________。
(3)實驗⑤和⑥是研究溫度相差10℃對反應(yīng)速率的影響,請在上面表格空白處補齊對應(yīng)的內(nèi)容_________。
Ⅱ.某溫度時,在2L的容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。請通過計算回答下列問題:
(4)反應(yīng)開始至2 min,Z的平均反應(yīng)速率____________。
(5)保持容器容積不變,在第2min時改變下列條件時,化學(xué)反應(yīng)速率的變化是:
①向其中充入1 molX氣體,化學(xué)反應(yīng)速率_______(填 “加快”“減慢”或“不變”,下同);
②向其中充入1 mol N2(g) (N2不參加反應(yīng)),化學(xué)反應(yīng)速率_______________;
③同時加入0.9molX、0.7molY 和0.2molZ,化學(xué)反應(yīng)速率________________。
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【題目】將導(dǎo)出的氨氣接近下列物質(zhì)時,不會產(chǎn)生白煙的是
A.氯氣B.濃 H2SO4C.濃 HClD.濃 HNO3
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【題目】鴉片最早用于藥物(有止痛、止瀉、止咳的作用),長期服用會成癮,使人體質(zhì)衰弱,精神頹廢,壽命縮短.鴉片具有復(fù)雜的組成,其中的罌粟堿的分子結(jié)構(gòu)如下: 已知該物質(zhì)的燃燒產(chǎn)物為CO2、H2O和N2 , 1mol該化和物完全燃燒消耗的O2的物質(zhì)的量及在一定條件下與Br2發(fā)生苯環(huán)取代反應(yīng)生成的一溴代物的同分異構(gòu)體的種數(shù)分別為( )
A.23.25mol 5
B.24.5mol 7
C.24.5mol 8
D.23.25mol 6
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【題目】氨氣是一種重要化合物,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有重要作用。利用下圖探究氨氣的性質(zhì)。
(1)收集氣體,按下圖玻璃裝置進行實驗。先打開旋塞①,B瓶中產(chǎn)生白色的煙,原因是______(用化學(xué)方程式表示);穩(wěn)定后,關(guān)閉旋塞①,再打開旋塞②,B瓶中的現(xiàn)象是________。
(2)若將氯氣和氨氣在集氣瓶中混合,會出現(xiàn)濃厚的白煙并在容器內(nèi)壁凝結(jié),另一生成物是空氣的主要成分之一,請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:________,該反應(yīng)生成的還原產(chǎn)物的化學(xué)鍵類型是________。
(3)“氨的催化氧化”是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的重要步驟。某化學(xué)課外活動小組設(shè)計了如下裝置模擬該實驗過程,并用水吸收制取硝酸(固定裝置略去):
①A裝置的分液漏斗中盛放濃氨水,則燒瓶中盛放的藥品應(yīng)該是_______。
②C裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。
③反應(yīng)后,裝置E中除存在較多的H+外,還可能存在的一種離子是______,試設(shè)計實驗證明這種離子的存在________。
④下列哪些裝置可以同時起到裝置D和E的作用_______ (填代號)。
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【題目】關(guān)于如圖所示各裝置的敘述中,正確的是
A. 裝置①是原電池,總反應(yīng)是:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
B. 裝置①中,鐵作負極,電極反應(yīng)式為:Fe3++e-=Fe2+
C. 裝置②通電一段時間后石墨Ⅱ電極附近溶液紅褐色加深
D. 若用裝置③精煉銅,則d極為粗銅,c極為純銅,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液
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【題目】下列是實驗操作,能達到實驗?zāi)康氖牵?/span> )
A. 用25.00mL堿式滴定管量取14.80mLNaOH溶液
B. 用100mL量筒量取5.2mL鹽酸
C. 用托盤天平稱取25.20g氯化鈉
D. 用100mL容量瓶配制50mL0.1mol·L-1鹽酸
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【題目】鐵、鋁等金屬單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。
(1)金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應(yīng),由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬單質(zhì)時采用電解法的是_________。
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
(2)某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護。
為防止金屬Fe被腐蝕,可以采用上述_______(填裝置序號)裝置原理進行防護;裝置③中總反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________。
(3)利用甲醇(CH3OH)、氧氣組成燃料電池,電解質(zhì)溶液為堿性,電池工作時負極反應(yīng)式為_____________。
(4)氨氣也可作為燃料電池的燃料源制成高效率無污染的燃料電池系統(tǒng),總反應(yīng)式為:(未配平),寫出此堿性燃料電池的負極反應(yīng)式:_______。
(5)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑,可作為水處理劑和高容量電池材料。與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為_________________________。
(6)科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池,其效率高無污染,多用于航天航空。如圖所示裝置中,以稀土金屬材料作惰性電極,在兩極上分別通入CH4和空氣,其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO3固體,它在高溫下能傳導(dǎo)陽極生成的O2-(O2+4e-=2O2-),d電極上的電極反應(yīng)式為_____________________。
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【題目】某新型電池的工作原理如圖所示,放電時總反應(yīng)為:Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2,下列說法錯誤的是
A. 放電時,正極的電極反應(yīng)式為NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-
B. 充電時,陽極的電極反應(yīng)式為AlO2--3e-+2H2O=A1+4OH-
C. 放電時,Na+向正極移動
D. 充電時,當(dāng)電路中通過3NA電子時,陽極質(zhì)量減少3g
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