研究含硒工业废水的处理工艺,对控制水体中硒超标具有重要意义。
(1)已知:H2SeO3为二元弱酸,Ka1(H2SeO3)=3.5×10-3,Ka2(H2SeO3)=5.0×10-8。用离子交换树脂处理含Na2SeO3浓度较高的废水时,发生的交换反应为SeO32-+2RCl=R2SeO3+2Cl- (R为离子交换树脂的树脂骨架)。经离子交换法处理后,废水的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)木炭包覆纳米零价铁除硒法是一种改良的含硒废水处理方法。
①以木屑和FeCl3·6H2O为原料,在N2氛围中迅速升温至600 ℃,保持2 h,过程中木屑先转化为木炭,最终制得木炭包覆纳米零价铁。制备木炭包覆纳米零价铁过程中,木炭的作用有吸附和________________________________________。
②木炭包覆纳米零价铁在碱性废水中形成许多微电池,加速SeO32-的还原过程。SeO32-在微电池正极上转化为单质Se,其电极反应式为________。
(3) 绿锈[FeaⅡFebⅡ(OH)cXd](X代表阴离子,Ⅱ、Ⅲ表示铁元素的价态)中铁元素以结构态和游离态两种形式存在。由于结构态的双金属氢氧化物层间存在较大的空隙,形成了巨大的比表面积,同时结构态的FeⅡ还原能力优于游离态的FeⅡ,使得绿锈成为一种良好的除硒剂。
①结构态的绿锈具有优异的吸附性能,而且游离态的Fe3+还易水解生成Fe(OH)3胶体进一步吸附SeO32-。写出Fe3+水解的离子方程式:________。
②不同FeⅡ/FeⅢ组成的绿锈对SeO32-去除效果的影响结果如图1所示。随着绿锈组成中FeⅡ/FeⅢ比值的增大,绿锈的除硒效果先减小后增大的原因可能是________。
③废水的初始pH会对绿锈去除SeO32-的效果产生影响,关系如图2所示。当初始pH增大至11时,SeO32-的去除效果突然迅速减小的原因是________。
实验室以NaClO3、H2SO4、SO2、H2O2和NaOH为原料,制备NaClO2和无水Na2SO4,其主要流程如下:
已知:① 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O;
② 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O;
③温度高于60 ℃时,NaClO2发生分解生成NaClO3和NaCl。
(1)反应1中SO2与NaClO3反应制得ClO2气体,该反应的化学方程式为________。
(2)在图1所示装置中发生反应2生成NaClO2,反应过程中放出大量的热。
①研究表明,实验时吸收液中H2O2与NaOH的物料比需要控制在0.8左右,原因可能是____________________________________________________。
②在吸收液中H2O2和NaOH的物料比、浓度和体积不变的条件下,控制反应在0~3 ℃进行,实验中可采取的措施是______________________。
③装置Ⅱ的作用是________________________。
(3) 母液2经过减压蒸发、冷却结晶等操作获得NaClO2粗产品。实验中采用减压蒸发的原因是________________________________________________。
(4) Na2SO4的溶解度曲线如图2所示。请补充完整由母液1制备无水Na2SO4的实验方案:______________________________________________________________,用无水乙醇洗涤,干燥得到产品。
矿业废水中Al3+含量的测定和处理是环境保护的重要课题。
(1)向矿业废水中加入NaOH溶液至沉淀不再溶解,再加入一定量的NaHCO3溶液搅拌,反应生成丝钠铝石[NaAl(OH)2CO3]沉淀,过滤除去。写出加入NaHCO3溶液生成丝钠铝石沉淀的离子方程式:____________________________________。
(2) 为确定加入NaHCO3溶液的量,需测定矿业废水中Al3+的含量。工业上常采用EDTA络合滴定法,步骤如下:
步骤1:CuSO4标准液的配制与标定。取一定量胆矾溶于水,加入适量稀H2SO4,转移到1 L容量瓶中定容。准确量取25.00 mL所配溶液置于250 mL锥形瓶中,用0.005 0 mol·L-1EDTA标准液滴定至终点。重复3次实验,平均消耗EDTA标准液10.00 mL 。
步骤2:样品分析。取10.00 mL矿业废水置于250 mL锥形瓶中,加入一定体积柠檬酸,煮沸;再加入0.005 0 mol·L-1的EDTA标准液20.00 mL,调节溶液pH至4.0,加热;冷却后用CuSO4标准液滴定至终点,消耗CuSO4标准液30.00 mL。(已知:Cu2+、Al3+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)
步骤1中,重复3次实验的目的是____________________________。
② Fe3+也可与EDTA反应,步骤2中加入的柠檬酸是作为掩蔽剂,消除Fe3+的干扰。若该矿业废水样品中含有Fe3+,而上述实验中未加入柠檬酸,则测定的Al3+含量将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③计算该矿业废水中Al3+的含量____________(用mg·L-1表示)(写出计算过程)。
化合物G是一种应用于临床的抗肿瘤药物,其合成路线如下:
(1) A中的含氧官能团名称为________和________。
(2) C的分子式为C19H16N2O6,写出C的结构简式:________。
(3) 合成路线中,设计①和⑥两个步骤的目的是________________。
(4) G的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:________。
①含有苯环,且苯环上有3个取代基;② 分子中含有2个手性碳原子;③ 能发生水解反应,水解产物之一是α氨基酸,另一水解产物分子中只有3种不同化学环境的氢。
(5) 已知:(R、R1代表烃基或H,R2代表烃基)。写出以和为原料制备的合成路线流程图___________________(无机试剂和有机溶剂任选,合成路线流程图示例见本题题干)。
以硫酸法钛白粉生产中排放的含锰废水(主要金属离子为Mn2+、Fe2+、Al3+,还含有少量Ca2+、Mg2+、Cu2+和Ni2+等离子)为原料,生产MnCO3的工艺流程如下:
已知:25 ℃时,Ksp(CaF2)=1.5×10-10、Ksp(MgF2)=7.5×10-11。
(1)流程中含锰废水经过前三步预处理,得到主要含有Mn2+的母液。
①除铁铝时,在搅拌条件下先加入H2O2溶液,再加入NaOH溶液调节pH。加入H2O2溶液时发生反应的离子方程式为__________________________________________。
②除钙镁步骤中,当Ca2+、Mg2+沉淀完全时,溶液中=________。
(2) 沉锰过程在pH为7.0条件下充分进行,反应温度对锰沉淀率的影响关系如图所示。
①沉锰过程发生反应的离子方程式为____________。该过程中加入适当过量的NH4HCO3的原因是________。
②当温度超过30 ℃,沉锰反应的锰沉淀率随温度升高而下降的原因是______________________________。
(3) 沉锰后过滤得到MnCO3粗产品,依次用去离子水和无水乙醇各洗涤2~3次,再低温干燥,得到纯净的MnCO3。用无水乙醇洗涤的目的是____________________________。
恒压下,将CO2和H2以体积比1∶4混合进行反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)(假定过程中无其他反应发生),用Ru/TiO2催化反应相同时间,测得CO2转化率随温度变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH>0
B.图中450 ℃时,延长反应时间无法提高CO2的转化率
C.350 ℃时,c(H2)起始=0.4 mol·L-1,CO2平衡转化率为80%,则平衡常数K<2 500
D.当温度从400 ℃升高至500 ℃,反应处于平衡状态时,v(400℃)逆>v(500℃)逆