11.高錳酸鉀和重鉻酸鉀(K2Cr2O7)都是典型的強(qiáng)氧化劑.
(1)用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液測(cè)定市售過氧化氫溶液中H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù):量取10.00mL密度為ρg/mL市售過氧化氫溶液配制成250.00mL,取25.00mL溶液于錐形瓶中,用稀H2SO4酸化,并加適量蒸餾水稀釋,用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定.重復(fù)滴定三次,平均消耗Cmol/L KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液VmL.
①滴定過程中發(fā)生的反應(yīng)如下:KMnO4+H2O2+H2SO4→K2SO4+MnSO4+H2O+O2↑(未配平),每生成1molO2,反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol;原過氧化氫溶液中H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{8.5CV}{ρ}$%.
②若要驗(yàn)證H2O2的不穩(wěn)定性,操作是取適量過氧化氫溶液于試管中加熱,把帶火星的木條伸入試管,木條復(fù)燃.
(2)工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結(jié)晶后的母液(含少量雜質(zhì)Fe3+)生產(chǎn)重鉻酸鉀(K2Cr2O7),部分工藝流程及相關(guān)物質(zhì)溶解度曲線如圖:

向Na2Cr2O7母液中加堿液調(diào)pH的目的是除去Fe3+.由Na2Cr2O7生產(chǎn)K2Cr2O7的化學(xué)方程式為Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl,通過冷卻結(jié)晶析出大量K2Cr2O7的原因是低溫下K2Cr2O7溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,隨溫度的降低,K2Cr2O7溶解度明顯減。
(3)+6價(jià)鉻易被人體吸收,可致癌;+3價(jià)鉻不易被人體吸收,毒性。I(yè)含鉻廢水的處理方法之一是將含K2Cr2O7的酸性廢水放入電解槽內(nèi),用鐵作陽(yáng)極,加入適量的NaCl后進(jìn)行電解:陽(yáng)極區(qū)生成的Fe2+和Cr2O7 2- 發(fā)生反應(yīng),生成的Fe3+和Cr3+在陰極區(qū)與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去.(已知:常溫下Ksp【Fe(OH)3】=2.6×10-39,Ksp【Cr(OH)3】=6.0×10-31).
①寫出Fe2+和Cr2O7 2-反應(yīng)的離子方程式6Fe2++Cr2O7 2-+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O.
②用平衡移動(dòng)原理解釋Cr3+沉淀的原因存在平衡Cr3++3H2OCr(OH)3+3H+,溶液中H+放電,c(H+)下降,平衡向右移動(dòng),使Cr3+形成Cr(OH)3沉淀;若電解后的溶液中c(Fe3+)為1.3×10-13mol/L,則溶液中Cr3+濃度為3.0×10-5mol/L.

分析 (1)①反應(yīng)中O原子化合價(jià)由過氧化氫中-1價(jià)升高為氧氣中0價(jià),Mn元素化合價(jià)由高錳酸鉀中+7價(jià)降低為硫酸錳中+2價(jià),根據(jù)O元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子;
計(jì)算消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算過氧化氫物質(zhì)的量,進(jìn)而計(jì)算過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù);
②過氧化氫分解生成水與氧氣,檢驗(yàn)氧氣說明不穩(wěn)定性;
(2)調(diào)節(jié)溶液pH將Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,過濾除去,濾液中加入KCl,增大鉀離子濃度,低溫下K2Cr2O7溶解度明顯減小,冷卻析出K2Cr2O7;
(3)①由題目信息可知,酸性條件下Fe2+和Cr2O7 2-反應(yīng)生成Fe3+和Cr3+
②存在平衡Cr3++3H2OCr(OH)3+3H+,溶液中H+放電,c(H+)下降,平衡向右移動(dòng);
由Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-),Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)聯(lián)立計(jì)算.

解答 解:(1)①反應(yīng)中O原子化合價(jià)由過氧化氫中-1價(jià)升高為氧氣中0價(jià),Mn元素化合價(jià)由高錳酸鉀中+7價(jià)降低為硫酸錳中+2價(jià),每生成1molO2,反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol×2×[0-(-1)]=2mol,
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒,可得:5n(KMnO4)=2n(H2O2),故250mL溶液中H2O2的質(zhì)量:Cmol/L×V×10-3L×$\frac{5}{2}$×$\frac{250mL}{25mL}$×34g/mol,則過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:[(Cmol/L×V×10-3L×$\frac{5}{2}$×$\frac{250mL}{25mL}$×34g/mol)÷(10.00mL×ρg/mL)]×100%=$\frac{8.5CV}{ρ}$%,
故答案為:2mol;$\frac{8.5CV}{ρ}$%;
②驗(yàn)證H2O2的不穩(wěn)定性,操作是:取適量過氧化氫溶液于試管中加熱,把帶火星的木條伸入試管,木條復(fù)燃,
故答案為:取適量過氧化氫溶液于試管中加熱,把帶火星的木條伸入試管,木條復(fù)燃;
(2)向母液中加入堿,調(diào)節(jié)溶液pH將Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀,過濾除去,濾液中加入KCl,增大鉀離子濃度,低溫下K2Cr2O7溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,隨溫度的降低,K2Cr2O7溶解度明顯減小,冷卻析出K2Cr2O7,反應(yīng)離子方程式為:Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl,
故答案為:除去Fe3+; Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl;低溫下K2Cr2O7溶解度遠(yuǎn)小于其他組分,隨溫度的降低,K2Cr2O7溶解度明顯減;
(3)①由題目信息可知,酸性條件下Fe2+和Cr2O7 2-反應(yīng)生成Fe3+和Cr3+,反應(yīng)離子方程式為:6Fe2++Cr2O7 2-+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,
故答案為:6Fe2++Cr2O7 2-+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
②存在平衡Cr3++3H2OCr(OH)3+3H+,溶液中H+放電,c(H+)下降,平衡向右移動(dòng),使Cr3+形成Cr(OH)3沉淀,
由Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-),Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-),可知c(Cr3+)=$\frac{Ksp[Cr(OH)_{3}]×c(F{e}^{3+})}{Ksp[Fe(OH)_{3}]}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}×1.3×1{0}^{-13}}{2.6×1{0}^{-39}}$mol/L=3.0×10-5mol/L,
故答案為:存在平衡Cr3++3H2OCr(OH)3+3H+,溶液中H+放電,c(H+)下降,平衡向右移動(dòng),使Cr3+形成Cr(OH)3沉淀;3.0×10-5

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原滴定與計(jì)算、化學(xué)工藝流程、物質(zhì)分離提純、溶度積有關(guān)計(jì)算、平衡移動(dòng)等,屬于拼合型題目,側(cè)重對(duì)化學(xué)原理的考查,掌握物質(zhì)分離提純常用方法.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.下列互為同位素的是( 。
A.2412Mg和2612MgB.O2和O3C.NO和NO2D.H2O和H2O2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.Ni2O3是灰黑色無氣味、有光澤的固體,主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷的著色顏料,也經(jīng)常用于制造鎳電池.某實(shí)驗(yàn)室嘗試用工業(yè)廢棄的NiO催化劑(還含有Fe2O3、CaO、CuO、BaO等雜質(zhì))為原料制備Ni2O3,實(shí)驗(yàn)工藝流程為如圖1:

已知:①有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表:
 氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH02
 開始沉淀的pH 1.5 6.5 7.7
 沉淀完全的pH 3.7 9.7 9.2
②常溫時(shí)CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10-11
(1)流程中酸浸后浸出渣包含多種成分.最難溶的強(qiáng)電解質(zhì)的化學(xué)式為BaSO4
(2)實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)溫度不同時(shí),鎳的浸出率不同,浸出率與溫度的關(guān)系如圖2所示.請(qǐng)解釋當(dāng)溫度高于70℃時(shí),浸出液中Ni2+含量降低的原因:溫度升高,Ni2+的水解程度增大,浸出渣中Ni(OH)2含量增大,浸出率降低.
(3)操作A的名稱為過濾,操作B中需調(diào)節(jié)溶液的pH,所需調(diào)節(jié)的pH范圍為3.7-7.7,操作C的目的是除去溶液中的Ca2+
(4)電解步驟中,Cl-首先在陽(yáng)極被氧化為ClO-,然后C1O-將Ni2+氧化成2NiOOH•H2O沉淀.寫出生成沉淀反應(yīng)的離子方程式:ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH.H2O+Cl-.若實(shí)驗(yàn)最后得到Ni2O3  33,.2g,則電解過程中,電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)至少為2.41×1023 個(gè).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.100℃時(shí),水的離子積為1×10-12,該溫度下某溶液中的c(H+)為10-7 mol•L-1,則該溶液( 。
A.呈堿性B.呈酸性C.呈中性D.無法判斷

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.亞硝酸鈉在漂白、電鍍等方面應(yīng)用廣泛.現(xiàn)以木炭、濃硝酸、水和銅為原料生成的一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉的裝置如圖1所示(部分夾持裝置略).已知:

①3NaNO2+3HCl═3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O
②酸性條件下,NO與NO3-都能與MnO4-反應(yīng)生成NO3-和Mn2+
完成下列填空:
(1)寫出a儀器的名稱分液漏斗.
(2)為避免B中逸出的氣體中混有的雜質(zhì)氣體與Na2O2反應(yīng),應(yīng)在B、C裝置間增加一個(gè)裝置,則該裝置中盛放的藥品名稱為堿石灰(或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體).
(3)寫出NO與Na2O2在常溫下生成NaNO2的化學(xué)反應(yīng)方程式2NO+Na2O2=2NaNO2;當(dāng)該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.1mole-時(shí),理論上吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO的體積為2.24L.
(4)將11.7g過氧化鈉完全轉(zhuǎn)化成亞硝酸鈉,理論上至少需要木炭1.8g.
(5)NO2易溶于水.將體積為V mL的試管充滿NO2后倒扣在水中,見圖2.
①NO2溶于水的化學(xué)方程式是3NO2+H2O═2HNO3+NO.
②使試管中NO2完全被水吸收的操作是緩緩?fù)ㄈ?\frac{V}{4}$mL氧氣.

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16.烯烴在一定條件下發(fā)生氧化反應(yīng),碳碳雙鍵斷裂,如:被氧化為(R1、R2、R3、R4表示烴基或氫原子).由此推斷分子式為C5H10的烯烴所有可能的氧化產(chǎn)物有( 。
A.5種B.6種C.7種D.8種

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3.原子序數(shù)依次增大的A、B、C、D、E五種前20號(hào)的主族元素,其中A和C、B和D分別在同一主族,且它們?cè)拥淖钔鈱与娮訑?shù)之和為20.已知A的氧化物能引起溫室效應(yīng),E的單質(zhì)能與水劇烈反應(yīng)且同主族中存在金屬和非金屬元素,下列說法正確的是(  )
A.B的氫化物的沸點(diǎn)比D的氫化物要高,原因是B的非金屬性強(qiáng)
B.比較A、C元素形成的常見氧化物,它們的化學(xué)鍵類型相同,晶體類型也相同
C.C的最高價(jià)氧化物的水化物酸性比D的最高價(jià)氧化物的水化物酸性強(qiáng)
D.根據(jù)元素周期律,推測(cè)E在氧氣中燃燒時(shí)可能生成E2O2、EO2等物質(zhì)

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20.四種短周期元素在周期表中的位置如圖,其中只有M為金屬元素.下列說法不正確的是( 。
A.Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性比X的弱
B.Z位于元素周期表中第二周期,第ⅥA族
C.X的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性比Z的弱
D.M的原子半徑比Y的原子半徑大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.NiCl2是化工合成中最重要的鎳源,工業(yè)上以金屬鎳廢料為原料生產(chǎn)NiCl2,繼而生產(chǎn)Ni2O3的工藝流程如圖:

下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L-1計(jì)算).
 氫氧化物 Fe(OH)3  Fe(OH)2 Al(OH)3 Ni(OH)2
 開始沉淀的pH 1.1 6.53.5  7.1
 沉淀完全的pH 3.29.7  4.79.2 
(1)為了提高金屬鎳廢料浸出的速率,在“酸浸”時(shí)可采取的措施有:①適當(dāng)升高溫度;②攪拌;③增大鹽酸的濃度(或?qū)㈡噺U料研成粉末等)等.
(2)酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-,另含有少量Fe2+、Fe3-、Al3+等.沉鎳前需加Na2CO3控制溶液pH范圍為4.7~7.1.
(3)從濾液A中可回收利用的主要物質(zhì)是NaCl.
(4)“氧化”生成Ni2O3的離子方程式為2Ni2++ClO-+4OH-=Ni2O3↓+Cl-+2H2O.
(5)工業(yè)上用鎳為陽(yáng)極,電解0.05-0.1mol•L-1NiCl2溶液與一定量NH4Cl組成的混合溶液,可得到高純度、球形的超細(xì)鎳粉.當(dāng)其它條件一定時(shí),NH4Cl的濃度對(duì)陰極電流效率及鎳的成粉率的影響如圖所示.

①NH4Cl的濃度最好控制為10 g•L-1
②當(dāng)NH4Cl濃度大于15g•L-1時(shí),陰極有氣體生成,導(dǎo)致陰極電流效率降低,寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式:2H++2e-=H2↑(或2NH4++2H2O+2e-=H2↑+2NH3•H2O).

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