随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于10-5 mol·L-1时通常认为该离子沉淀完全)。
|
金属离子 |
Ksp |
pH(10-1 mol·L-1) |
pH(10-5 mol·L-1) |
|
Fe3+ |
4.0×10-38 |
2.7 |
3.7 |
|
Cr3+ |
6.0×10-31 |
4.3 |
5.6 |
|
Cu2+ |
2.2×10-20 |
4.7 |
6.7 |
|
Ca2+ |
4.0×10-5 |
12.3 |
14.3 |
(1)某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+，测得其浓度均小于0.1 mol·L-1。为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是_______________________________。
(2)为了处理含有Cr2O72-酸性溶液的工业废水，采用如下方法：向废水中加人适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为______________________。
②pH对废水中Cr2O72-去除率的影响如右图。你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由：____________________________________________。
[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—理前废水中Cr2O72-的浓度，c—处理后废水中Cr2O72-的浓度]
(3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如，用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K＝_________(写数值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]
近期因“召回门”而闹的沸沸扬扬的丰田Prius属第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低了汽油的消耗；在刹车和下坡时电动机处于充电状态。
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，每生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为_________________________________。
(2)混合动力车的电动机目前一般使用的是镍氢电池，镍氢电池采用镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式是:
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将_______(填“增大”、“不变”或“减小”)，该电极的电极反应式为_________________。
(3)汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过如下反应降低其浓度：
CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g)。
①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中的空格。
|
容器编号 |
c(CO)／mol·L-1 |
c (O2)／mol·L-1 |
c (CO2)／mol·L-1 |
v(正)和v (逆) 比较 |
|
I |
2.0×10-4 |
4.0×10-4 |
4.0×10-2 |
v(正)=v(逆) |
|
Ⅱ |
3.0×10-4 |
4.0×10-4 |
5.0×10-2 |
|
②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO2的浓度分别为1.0×10-5mol·L-1和1.0×10-4mol·L-1。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O2并使其浓度保持为1.0×10-4mol·L-1，则最终尾气中CO的浓度为_________mol·L-1。
锂被誉为“高能金属”。工业上用硫酸与β-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)在250～300℃反应，生成Li2SO4以及硅铝化合物、MgSO4等，其工业生产流程如下：
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：___________________。
(2)沉淀X的主要成分是(写化学式)________________________。
(3)流程中两次使用了Na2CO3溶液，试说明前后浓度不同的原因:
____________________________________________________________________。
(4)锂和氢气在加热时能反应生成白色固体氢化锂，氢化锂遇到水就立即溶解并释放出大量的气体。试写出氢化锂遇水反应的化学方程式：_______________________________________。
(5)将盐酸与Li2C03完全反应后的溶液，加热蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂。电解时产生的氯气中会混有少量氧气，原因是____________________________________________。
为了探究铁与氯气在一定条件下反应后的固体中铁元素的价态，化学兴趣小组的甲、乙、丙三同学分别进行了如下实验。
(1)甲取少许反应后的固体，加入适量稀硝酸，在所得溶液中滴加KSCN溶液出现血红色，则此时溶液显血红色的离子方程式为_________________________________________________。该同学由此得出铁与氯气的反应产物中含有+3价铁的结论。请指出该结论是否合理并说明理由_________________________________________________________。
(2)乙取少许反应后的固体，加入盐酸，溶解、过滤，向滤液中滴加KSCN溶液，溶液呈无色。乙由此得出铁与氯气的反应产物中含有+2价铁的结论。请指出该结论是否合理并说明理由
_____________________________________________________________________________。
(3)丙取11.2g铁粉与氯气反应，将反应后所得固体研碎分成两等份，其中一份用磁铁吸引，吸出的固体质量为1．4g；另一份用水完全溶解后加入足量的硝酸银溶液，所得白色沉淀经洗涤干燥后称重为32.29g。根据以上数据确定反应产物中铁元素的价态是____________(写出计算和推理过程)。
某炼铁废渣中含有大量的CuS及少量铁的氧化物，工业上以该废渣和NaCl为原料生产CuCl2·2H2O晶体，其工艺流程中主要涉及焙烧、尾气处理、酸浸、调控溶液pH、过滤、蒸发结晶等。焙烧过程中发生的主要反应为：
CuS+2NaCl+2O2 = CuCl2+Na2SO4
请回答下列问题：
(1)焙烧时还有废气产生，其中一种是主要的大气污染物。若在实验室中以碱液吸收处理之，下列A、B、C装置中可行的是________(填字母)；若选用甲装置，则烧杯中的下层液体可以是_______。
(2)调控溶液pH时采用pH试纸来测定溶液的pH，则正确的操作方法是___________________ 。
(3)若最后所得的滤液中的阴离子只有SO42-和Cl-，则检验滤液中这两种离子的实验操作为______ _ 。
T0℃时，在2 L的密闭容器中发生反应：X(g)+Y(g)
Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1℃、T2℃时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是
A．该反应的正反应是吸热反应
B．T0℃，从反应开始到平衡时：v(X)=0.083 mol·L-1·min-1
C．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5％
D．T1℃时，若该反应的平衡常数K=50，则T1＜T0
