Question

3．工業(yè)廢水隨意排放會造成嚴(yán)重污染，根據(jù)成分不同可采用不同的處理方法．
（1）電池生產(chǎn)工業(yè)廢水中常含有Cu²⁺等重金屬離子，常用FeS等難溶物質(zhì)作為沉淀劑除去．已知室溫下K_sp（FeS）=6.3×10^-18mol²•L^-2，K_sp（CuS）=1.3×10^-36mol²•L^-2．
①請用離子方程式說明上述除雜的原理FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）．
②FeS高溫煅燒產(chǎn)生的SO₂氣體通入下列溶液中，能夠產(chǎn)生沉淀的是ACD （填序號）
A．Ba（NO₃）₂B．BaCl₂
C．Ba（OH）₂D．溶有NH₃的BaCl₂溶液
③已知元素在高價態(tài)時常表現(xiàn)氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加熱，生成CuCl沉淀，則生成CuCl的離子方程式是2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺，．
（2）電解法處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr₂O₇^2-）時，在廢水中加入適量NaCl，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在如下反應(yīng)Cr₂O₇²+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺以Cr（OH）₃形式除去，下列說法不正確的是BD（填序號）
A．陽極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺ 
B．電解過程中溶液pH減小
C．過程中有Fe（OH）₃沉淀生成
D．電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子，最多有2mol Cr₂O₇^2-被還原
（3）廢氨水可以轉(zhuǎn)化成氨，氨再設(shè)計成堿性燃料電池．圖是該燃料電池示意圖，產(chǎn)生的X氣體可直接排放到大氣中，a電極作負(fù)極（填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”），其電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）①沉淀轉(zhuǎn)移的方向是向著更難溶的方向移動，通過Ksp的大小可知那種物質(zhì)更加難溶；
②亞硫酸鋇溶于鹽酸，不溶于堿性溶液，硝酸可以把亞硫酸根氧化為硫酸根，而硫酸鋇既不溶于水也不溶于酸；
③已知元素在高價態(tài)時常表現(xiàn)氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加熱，生成CuCl沉淀，則生成CuCl的離子方程式為：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺；
（2）A．Fe板作陽極，為活性電極，F(xiàn)e失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子；
B．由反應(yīng)式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知，處理過程中消耗氫離子；
C．陰極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的氫離子得到電子減少，同時生成氫氧根；
D．Fe-2e^-=Fe²⁺，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)12mol需要6molFe，再根據(jù)能夠處理的關(guān)系式，得6Fe～12e^-～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，據(jù)此計算；
（3）氨氣作燃料應(yīng)充入負(fù)極區(qū)，堿性燃料電池氫氧根離子常參與電極反應(yīng)，氨氣中的N失去電子化合價升高，說明X對大氣無污染，因此X為氮?dú)猓?/p>

解答 解：（1）①由于Ksp（FeS）＞Ksp（CuS），所以在相同條件下CuS的溶解度更小，沉淀會向著生成CuS的方向進(jìn)行，故離子方程式為FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq），故答案為：①FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）；
②A、Ba（NO₃）₂ 中有硝酸根離子，二氧化硫通入后生成亞硫酸，亞硫酸電離出氫離子，就相當(dāng)于硝酸了．硝酸氧化亞硫酸成硫酸，硫酸根離子和鋇離子結(jié)合生成硫酸鋇沉淀，故可選；
B、因為亞硫酸鋇溶于鹽酸，較弱酸不能制備較強(qiáng)酸，所以不能生成沉淀，故不可選；
C、二氧化硫和氫氧根反應(yīng)生成亞硫酸根離子，鋇離子和亞硫酸根離子結(jié)合生成亞硫酸鋇沉淀，故可選；
D、與B項相比，溶有氨氣的BaCl₂溶液呈堿性，在堿性溶液中可以生成亞硫酸鋇沉淀，故可選；
故答案為：ACD；
③已知元素在高價態(tài)時常表現(xiàn)氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加熱，生成CuCl沉淀，則生成CuCl的離子方程式為：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺，故答案為：2Cu²⁺+SO₃^2-+2Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+SO₄^2-+2H⁺；
（2）A．Fe板作陽極，為活性電極，F(xiàn)e失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，陽極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，故A正確；
B．由反應(yīng)式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知，處理過程中消耗氫離子，溶液的酸性減弱，溶液pH增大，故B錯誤；
C．陰極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的氫離子得到電子減少，同時生成氫氧根，有Fe（OH）₃沉淀生成，故C正確；
D．Fe-2e^-=Fe²⁺，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)12mol需要6molFe，再根據(jù)能夠處理的關(guān)系式，得6Fe～12e^-～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，故被還原的Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量為1mol，故D錯誤；
故選BD；
（3）在燃料電池中，可燃物充入負(fù)極區(qū)，所以NH₃充入的a極作負(fù)極；產(chǎn)生的X氣體為氧化產(chǎn)物，可直接排放到大氣中，說明X對大氣無污染，因此X為氮?dú)�，由該燃料電池示意圖可知負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物有水，由于是堿性電池，氫氧根離子也參與負(fù)極電極反應(yīng)，綜上所述可寫出負(fù)極反應(yīng)式：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；故答案為：負(fù)；2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

點(diǎn)評 本題考查電解原理、氧化還原反應(yīng)等，清楚發(fā)生的電極反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．