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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:H2S...

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)3.5×10-3Ka2(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=R2SeO32Cl- (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________(增大”“减小不变”)

(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[FeaFeb(OH)cXd](X代表阴离子,Ⅱ、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Fe还原能力优于游离态的Fe,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Fe/Fe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Fe/Fe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________

 

减小 将三价铁还原为零价铁(或防止纳米零价铁被氧化) SeO32-+4e-+3H2O=Se+6OH- Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3(胶体)+3H+ 当FeⅢ比例减小时,游离态的FeⅢ形成的Fe(OH)3胶体减少,对SeO32-的吸附作用减弱;当FeⅡ比例增大时,结构态的FeⅡ增多,对SeO32-的还原能力增强 碱性太强,大量的OH-与游离态的FeⅡ和FeⅢ分别形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀覆盖在绿锈表面,减少了反应活性(或碱性太强,结构态的双金属氢氧化物结构受到破坏,还原性减弱);或大量的OH-吸附在绿锈表面使其带负电荷,从而对SeO32-产生排斥作用 【解析】 (1)根据水解反应及离子交换反应中离子浓度的变化来考虑; (2)①根据木炭的化学性质及题中信息考虑; ②根据碱性环境及生成单质Se书写电极反应; (3)①根据阳离子水解方程式的书写方法书写; ②根据图中绿锈的除硒效果及FeⅡ/FeⅢ的浓度变化及各自的性质进行考虑; ③根据碱性增强导致氢氧根浓度增大与FeⅡ/FeⅢ对SeO32-的去除原理进行考虑; (1)H2SeO3为二元弱酸,含Na2SeO3浓度较高的废水中发生水【解析】 SeO32-+H2O⇌HSeO3-+OH-,溶液呈碱性,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-,SeO32-离子转化为Cl-导致浓度减小,水解程度降低,溶液的碱性减弱,废水的pH将减小; (2)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,高温下木炭还具有还原性,可以将FeCl3中+3价的铁还原为零价铁,木炭表面多孔具有吸附性,木炭将得到的纳米零价铁充分包覆,还可防止纳米零价铁被氧化,答案为:将三价铁还原为零价铁(或防止纳米零价铁被氧化); ②木炭包覆纳米零价铁在碱性废水中形成许多微电池,这些微电池负极为铁,发生氧化反应, 正极为木炭,SeO32-在微电池正极上发生还原反应,转化为单质Se,在碱性废水的环境下电极反应式为SeO32-+4e-+3H2O=Se+6OH-; (3)①金属阳离子的水解比较复杂,一般合为一步书写,三价铁离子水解后生成的是氢氧化铁胶体,具有吸附性,Fe3+水解的离子方程式为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3(胶体)+3H+ ②FeⅢ形成的Fe(OH)3胶体吸附碱性废水中的SeO32-离子,FeⅡ对SeO32-进行还原,随着绿锈组成中FeⅡ/FeⅢ比值的增大,FeⅢ的比例减小,游离态的FeⅢ形成的Fe(OH)3胶体减少,对SeO32-的吸附作用减弱,绿锈的除硒效果减小;结构态的FeⅡ还原能力优于游离态的FeⅡ,但随着FeⅡ比例增大,结构态的FeⅡ增多,对SeO32-的还原能力增强,故绿锈的除硒效果又开始增大,答案为:当FeⅢ比例减小时,游离态的FeⅢ形成的Fe(OH)3胶体减少,对SeO32-的吸附作用减弱;当FeⅡ比例增大时,结构态的FeⅡ增多,对SeO32-的还原能力增强; ③当初始pH增大至11时,溶液碱性增强,溶液中OH-浓度增大,大量的OH-与游离态的FeⅡ和FeⅢ分别形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀覆盖在绿锈表面,减少了反应活性;由题中信息可知,绿锈中铁元素以结构态和游离态两种形式存在,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,使得绿锈成为一种良好的除硒剂,OH-与游离态的FeⅡ和FeⅢ分别形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀,结构态的双金属氢氧化物结构受到破坏,还原性减弱;另外溶液中大量的OH-吸附在绿锈表面使其带负电荷,从而对SeO32-产生排斥作用,进而影响到SeO32-的去除效果,这些都有可能导致因初始pH增大至11,SeO32-的去除效果突然迅速减小,答案为:碱性太强,大量的OH-与游离态的FeⅡ和FeⅢ分别形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀覆盖在绿锈表面,减少了反应活性(或碱性太强,结构态的双金属氢氧化物结构受到破坏,还原性减弱);或大量的OH-吸附在绿锈表面使其带负电荷,从而对SeO32-产生排斥作用。
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实验室以NaClO3H2SO4SO2H2O2NaOH为原料,制备NaClO2和无水Na2SO4,其主要流程如下:

已知:① 2ClO2H2O22NaOH=2NaClO2O22H2O

2ClO22NaOH=NaClO2NaClO3H2O

③温度高于60 ℃时,NaClO2发生分解生成NaClO3NaCl

(1)反应1SO2NaClO3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H2O2NaOH的物料比需要控制在0.8左右,原因可能是____________________________________________________

②在吸收液中H2O2NaOH的物料比、浓度和体积不变的条件下,控制反应在03 ℃进行,实验中可采取的措施是______________________

③装置的作用是________________________

(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。

 

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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1CuSO4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·L1EDTA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·L1EDTA标准液20.00 mL,调节溶液pH4.0,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+EDTA反应的化学计量比均为11)

步骤1中,重复3次实验的目的是____________________________

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________(偏大”“偏小无影响”)

③计算该矿业废水中Al3的含量____________(mg·L1表示)(写出计算过程)

 

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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________________

(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:(RR1代表烃基或HR2代表烃基)。写出以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)。

 

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以硫酸法钛白粉生产中排放的含锰废水(主要金属离子为Mn2Fe2Al3,还含有少量Ca2Mg2Cu2Ni2等离子)为原料,生产MnCO3的工艺流程如下:

已知:25 ℃时,Ksp(CaF2)1.5×1010Ksp(MgF2)7.5×1011

(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Ca2Mg2沉淀完全时,溶液中________

(2) 沉锰过程在pH7.0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23次,再低温干燥,得到纯净的MnCO3。用无水乙醇洗涤的目的是____________________________

 

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恒压下,将CO2H2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)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·L1CO2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℃)>v(500℃)

 

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