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高中三年级化学

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    (10分)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—处理前废水中Cr2O72-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]

    本题信息:化学填空题难度较难 来源:未知
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本试题 “(10分)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...” 主要考查您对

离子共存

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  • 离子共存
离子共存:

所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应,就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有:
(注:“√”表示能发生反应,“×”表示不能发生反应)

 

S2-

SO32-

I-

Fe2+

Br-

Cl-(H+)

MnO4-

ClO-

NO3-(H+)

×

Fe3+

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有:

  • 离子间相互结合生成难溶物或微溶物
    Ba2+、Ca2+ CO32-、SO32-、SO42-
    Ag+ CO32-、SO32-、Cl-
  • 离子间相互结合生成气体或挥发性物质
    H+ CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-
    OH- NH4+
  • 离子间相互结合生成弱电解质
    H+ CO32-、SO32-、S2-、CH3COO-、F- 弱酸
    OH- NH4+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Mg2+ 弱碱
    H+

因能发生双水解的离子有:

Al3+ CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-、AlO2-、ClO-
Fe3+ CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-
NH4+ SiO32-、AlO2-

因发生络合反应而不共存的离子有:

Fe3+ SCN-
Ag+、Cu2+ NH3·H2O

判断离子是否共存的几种情况:

(1)发生复分解反应,离子不能大量共存。
①有气体产生    如CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。
②有沉淀生成    如Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+等不能与SO42-、CO32-等大量共存;
                            Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存;
                            Pb2+与Cl-,Fe2+与S2-、Ca2+与PO43-、Ag+与I-不能大量共存。
③有弱电解质生成   如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、F-、ClO-、AlO2-、SiO32-、CN-、C17H35COO-与H+不能大量共存;
                                   一些酸式弱酸根如HCO3-、HPO42-、HS-、H2PO4-、HSO3-不能与OH-大量共存;
                                    NH4+与OH-不能大量共存。
(2)发生氧化还原反应,离子不能大量共存
①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S2-、HS-、SO32-、I-和Fe3+不能大量共存。
②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO4-、Cr2O7-、NO3-、ClO-与S2-、HS-、SO32-、HSO3-、I-、Fe2+等不能大量共存;
    SO32-和S2-在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下由于发生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O不能共存 ;H+与S2O32-不能大量共存。
(3)能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存(双水解)
例:Al3+和HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-等;Fe3+与CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等不能大量共存。
(4)溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
如Fe2+、Fe3+与SCN-不能大量共存。

主要题目要求的限定:
(1)酸性溶液(H+)、碱性溶液(OH-)、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H+或OH-=1×10-10mol/L的溶液等。
(2)溶液的颜色:有色离子MnO4-(紫色)、Fe3+(棕黄)、Fe2+(浅绿)、Cu2+(蓝)、Fe(SCN)2+(红)、Fe(SCN)63-(血红)。
(3)要求“大量共存”还是“不能大量共存”。



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