Question

【题目】工、农业废水以及生活污水中浓度较高的会造成氮污染。工业上处理水体中的一种方法是零价铁化学还原法。某化学小组用废铁屑和硝酸盐溶液模拟此过程，实验如下。

（1）先用稀硫酸洗去废铁屑表面的铁锈，然后用蒸馏水将铁屑洗净。

①除锈反应的离子反程式是__________。

②判断铁屑洗净的方法是__________。

（2）将KNO3溶液的pH调至2.5。从氧化还原的角度分析调低溶液pH的原因是__________。

（3）将上述处理过的足量铁屑投入（2）的溶液中。如图表示该反应过程中，体系内相关离子浓度、pH随时间变化的关系。请根据图中信息回答：

①t1时刻前该反应的离子方程式是__________。

②t2时刻后，该反应仍在进行，溶液中的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是__________。

（4）铁屑与KNO3溶液反应过程中向溶液中加入炭粉，可以增大该反应的速率，提高的去除效果，其原因是__________。

【答案】 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 测最后一次洗涤液的pH，若为7，则说明铁屑已洗净（或取少量最后一次洗涤液加入BaCl2溶液，若无明显现象，则说明铁屑已洗净） 在酸性条件下的氧化性强，易被铁屑还原 4Fe++10H+=4Fe2+++3H2O 生成的Fe2+水解 炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率

【解析】(1). ①. 铁锈的主要成分是Fe2O3，与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；

②. 判断铁屑是否洗净的方法是测最后一次洗涤液的pH，若为7，则说明铁屑已洗净，故答案为：测最后一次洗涤液的pH，若为7，则说明铁屑已洗净；

(2). pH调至2.5，是因为NO3－在酸性条件下的氧化性强，易被铁屑还原，故答案为：NO3－在酸性条件下的氧化性强，易被铁屑还原；

(3). ①. 根据图示可知，在t1时刻前，硝酸根离子、氢离子浓度逐渐减小，亚铁离子浓度增大，则在t1时刻前是金属铁和硝酸之间的反应，即4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4＋+3H2O，故答案为：4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4＋+3H2O；

②. 根据反应4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4＋+3H2O可知，溶液中NH4＋的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，所以原因是生成的Fe2+水解所致，故答案为：生成的Fe2+水解；

(4). 构成原电池可以加快化学反应速率，炭粉和铁屑构成了无数微小的原电池加快反应速率，故答案为：炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率。

点睛：本题主要考查硝酸、铁及其化合物的化学性质，试题难度中等。熟练掌握硝酸的化学性质和铁及其化合物的性质是解答本题的关键，本题的难点是第（3）问，解答本问时，需先仔细审图，根据图示得出t1时刻前，硝酸根离子、氢离子浓度是逐渐减小的，亚铁离子浓度是逐渐增大的，所以t1时刻前是金属铁和硝酸之间的反应，随着反应的进行，溶液中铵根离子浓度在增大，亚铁离子的浓度却没有增大，说明是生成的亚铁离子发生了水解反应，据此解答本题即可。

【题型】综合题
【结束】
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【题目】含有K2Cr2O7的废水具有较强的毒性，工业上常用钡盐沉淀法处理含有K2Cr2O7的废水并回收重铬酸，具体的流程如下：

已知：CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水，其它几种盐在常温下的溶度积常数如下表所示。

物质	CaSO4	CaCrO4	BaCrO4	BaSO4
溶度积	9.1×10-6	2.30×10-2	1.17×10-10	1.08×10-10

（1）用离子方程式表示K2Cr2O7溶液中同时存在K2CrO4的原因（将离子方程式补充完整）：

+__________=+__________。____________

（2）向滤液1中加入BaCl2·2H2O的目的，是使从溶液中沉淀出来。

①结合上述流程说明熟石灰的作用：__________。

②结合表中数据，说明选用Ba2+而不选用Ca2+处理废水的理由：__________。

③研究温度对沉淀效率的影响。实验结果如下：在相同的时间间隔内，不同温度下的沉淀率，如下图所示。

已知：BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ ΔH>0

的沉淀效率随温度变化的原因是__________。

（3）向固体2中加入硫酸，回收重铬酸。

①硫酸浓度对重铬酸的回收率如下图所示。结合化学平衡移动原理，解释使用0.450mol/L的硫酸时，重铬酸的回收率明显高于使用0.225mol/L的硫酸的原因：__________。

②回收重铬酸的原理如图所示。当硫酸浓度高于0.450mol/L时，重铬酸的回收率没有明显变化，其原因是__________。

（4）综上所述，沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与__________有关。

Answer 1

【答案】 1 H2O 2 2 H+ 沉淀；调节溶液pH，使转化为而沉淀 BaCrO4比CaCrO4更难溶，可以使沉淀更完全 温度升高，沉淀速率加快 c(H2SO4)增大，则c()增大，与Ba2+生成沉淀，促进BaCrO4(s) Ba2+(aq)+ (aq)ΔH>0平衡右移，c()增大；同时，c(H+)也增大，共同促进+H2O +2H+平衡左移，有利于生成更多的H2Cr2O7 BaSO4与BaCrO4溶解度接近，c(H2SO4)越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使其难于接触H2SO4，阻碍重铬酸生成 受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响

【解析】含有K2Cr2O7的废水同时含有SO42，加入适量熟石灰过滤得到的固体1为硫酸钙和滤液1，向滤液1中加入BaCl22H2O的目的是使CrO42从溶液中沉淀出来，过滤得到固体2为BaCrO4，滤液2检测CrO42含量达标，向固体2中加入硫酸，回收重铬酸，同时生成固体3为硫酸钡沉淀。

(1). K2Cr2O7溶液中同时存在K2CrO4的原因是重铬酸根离子在水溶液中存在化学平衡生成铬酸根离子和氢离子，反应的离子方程式为Cr2O72+H2O2CrO42+2H+，故答案为：1、H2O、2、2、H+；

(2). ①. 根据表中物质的溶度积常数可知，熟石灰的作用是沉淀硫酸根离子，调节溶液pH使Cr2O72转化为CrO42而沉淀，故答案为：沉淀SO42－，调节溶液pH，使Cr2O72转化为CrO42而沉淀；

②. 根据表中数据可知，BaCrO4比CaCrO4更难溶，所以选用Ba2+处理废水可以使CrO42沉淀更完全，故答案为：BaCrO4比CaCrO4更难溶，可以使CrO42沉淀更完全；

③. 根据图象可知，CrO42的沉淀率随温度升高增大，沉淀速率加快，故答案为；温度升高，沉淀速率加快；

(3). ①. c(H2SO4)增大，则c(SO42－)增大，与Ba2+生成沉淀，促使BaCrO4(s) Ba2+(aq)+CrO42(aq)平衡右移，使c(CrO42)增大，同时c(H+)也增大，共同促使Cr2O72+H2O2CrO42+2H+平衡左移，可以生成更多的H2Cr2O7，故答案为：c(H2SO4)增大，则c(SO42－)增大，与Ba2+生成沉淀，促使BaCrO4(s) Ba2+(aq)+CrO42(aq)平衡右移，c(CrO42)增大，同时c(H+)也增大，共同促使Cr2O72+H2O2CrO42+2H+平衡左移，可以生成更多的H2Cr2O7；

②. 根据表中各物质的溶度积常数可知，BaSO4与BaCrO4溶解度比较接近，c(H2SO4)越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使其难与H2SO4接触，阻碍重铬酸生成，故答案为：BaSO4与BaCrO4溶解度接近，c(H2SO4)越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使其难于接触H2SO4，阻碍重铬酸生成；

(4). 根据上述分析可知，沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与温度、浓度、溶液pH、硫酸浓度、沉淀颗粒等有关，受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等因素的影响，故答案为：受到溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响。