解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷150
Ⅰ.生产、生活废水必须要做及时处理，否则会影响人类的生活环境。废水的常见化学处理法有：中和法、氧化还原法、萃取法、吸附法、混凝法、沉淀法等。
(1)下列物质常被用于污水处理，其中属于纯净物的是___________
(2)三价铁的强酸盐溶液因会发生水解，可被用作净水剂，其水解时会产生黄色的[Fe(OH)(H2O)5]2+以及二聚体[Fe2 (OH)2(H2O)8]4+ (结构如图)。则二聚体中Fe的配位数为___________ 。
(3)某工厂的酸性 废水中同时含有高浓度有机物(化学式为C6H10O5)和NO
离子，可用一种微生物燃料电池进行污水净化，工作原理如图所示。下列说法正确的是___________；
Ⅱ.大量含氮污水任意排放将造成藻类疯长，出现水体富营养化等问题。某小组尝试用NaClO溶液处理含氨氮废水。
(4)室温下，部分酸的电离平衡常数如表所示，
下列关于次氯酸钠溶液的说法中，错误的是___________；
(5)下列物质中不能与NaClO反应的是___________
(6)NaClO将废水中的NH3氧化为无污染气体，反应的化学方程式为___________ ；实际实验中NaClO溶液的投入量要大于理论计算量，可能的原因是___________ 。
Ⅲ.含铜(Cu2+)废水是冶金、电子等行业产生的废水，直接排放会导致严重污染。工业上常用NaHS作为沉淀剂处理Cu2+离子。
(7)已知0.1 mol·L−1NaHS溶液呈碱性；
①若将该溶液中的离子按浓度由大到小进行排序，排位第三的离子是___________
A．Na+ B．HS− C．S2− D．OH−
②通过计算，说明溶液呈碱性的原因：___________
(8)沉淀铜离子时，发生反应Cu2+(aq) + 2HS− (aq)
CuS(s) + H2S(aq)。常温下，该反应的平衡常数约为K，则此条件下Ksp(CuS) =___________ (用该反应的K，H2S的Ka1和Ka2表示)。
(1)下列物质常被用于污水处理，其中属于纯净物的是___________
| A．漂粉精 | B．聚丙烯酸钠 | C．明矾 | D．石灰乳 |
(2)三价铁的强酸盐溶液因会发生水解，可被用作净水剂，其水解时会产生黄色的[Fe(OH)(H2O)5]2+以及二聚体[Fe2 (OH)2(H2O)8]4+ (结构如图)。则二聚体中Fe的配位数为
(3)某工厂的
离子，可用一种微生物燃料电池进行污水净化，工作原理如图所示。下列说法正确的是___________；| A．图中的a极为阳极，发生氧化反应 |
| B．该装置工作时，电子经导线由a极流向b极 |
| C．Na+向b极流动，故b极为负极 |
| D．该装置亦可用于咸水淡化 |
Ⅱ.大量含氮污水任意排放将造成藻类疯长，出现水体富营养化等问题。某小组尝试用NaClO溶液处理含氨氮废水。
(4)室温下，部分酸的电离平衡常数如表所示，
| 化学式 | 常温下的电离平衡常数 |
| HClO | Ka = 3×10−8 |
| H2CO3 | Ka1 = 4.2×10−7 Ka2 = 4.8×10−11 |
| H2S | Ka1 = 1.3×10−7 Ka2 = 7.1×10−15 |
| A．依据物料守恒关系，[Na+] =[ClO−] + [HClO] |
| B．依据强酸制弱酸原理，通入少量SO2有利于HClO生成，可增强漂白作用 |
| C．由于NaClO水解呈碱性，则[Na+]>[ClO−] |
| D．根据“有弱才水解”规律，所以NaClO是弱电解质 |
(5)下列物质中不能与NaClO反应的是___________
| A．CO2 | B．NaHCO3 | C．H2S | D．NaHS |
(6)NaClO将废水中的NH3氧化为无污染气体，反应的化学方程式为
Ⅲ.含铜(Cu2+)废水是冶金、电子等行业产生的废水，直接排放会导致严重污染。工业上常用NaHS作为沉淀剂处理Cu2+离子。
(7)已知0.1 mol·L−1NaHS溶液呈碱性；
①若将该溶液中的离子按浓度由大到小进行排序，排位第三的离子是
A．Na+ B．HS− C．S2− D．OH−
②通过计算，说明溶液呈碱性的原因：
(8)沉淀铜离子时，发生反应Cu2+(aq) + 2HS− (aq)
CuS(s) + H2S(aq)。常温下，该反应的平衡常数约为K，则此条件下Ksp(CuS) =2024·上海普陀·二模
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某校同学在完成铜与硝酸的分组实验后，产生大量含有H＋、Cu2＋等离子的废液，为了测定Cu2＋的浓度并对废液进行处理，进行如下实验。
I 测定废液中铜离子含量
原理：2Cu2+＋4I−=2CuI↓＋I2，I2＋
=2I−＋
步骤：①取10.00 mL废液样品，加入一定量的硫酸并煮沸。
②加入氨水调节溶液的pH=3.2 ~ 4.0，再加入过量的KI，将溶液定容为100 mL。
③取步骤②中定容后的溶液20.00 mL，淀粉作指示剂，用0.0500 mol·L−1 Na2S2O3溶液滴定，多次滴定，平均消耗Na2S2O3溶液的体积为16.00 mL。
(1)步骤①加入一定量的硫酸并煮沸的目的是_______ 。
(2)步骤②中溶液的pH＜3.2，可能会导致测定的铜离子浓度_______ 。
A．偏高 B． 偏低 C． 无影响
判断依据_______ 。
(3)步骤③中所取的20.00 mL溶液应加入到
(4)计算原废液中c(Cu2＋)=_______ mol·L−1。
Ⅱ中和沉淀法处理
已知：①该区域含铜废液的排放标准为Cu2＋的浓度不超过0.01 mg·L−1
②常温下，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10−20
(5)常温下，若向废液样品中加入石灰乳至中性，判断处理后的废液能否达到排放标准______ 。(写出计算过程)
(6)向废液样品中滴加氨水，调节溶液的pH，铜去除率与溶液pH的关系，如图所示。解释pH由7到10时，铜去除率下降的主要原因_______ 。
Ⅲ硫化物沉淀法处理
已知：常温下Ka1(H2S)=1.3×10−7、Ka2(H2S)=7.0×10−15、Ksp(CuS)=6.4×10−36
(7)常温下，调节Na2S溶液的pH=7，比较溶液中含硫微粒浓度的大小_______ 。
(8)常温Ksp(FeS)=6.3×10−18，下列说法正确的是
Ⅳ溶剂萃取法
用萃取剂RH(一种有机酸)可萃取废液中的Cu2＋，有机层能形成较高浓度的含铜配合物，向分离出的有机层中加入20%的H2SO4溶液进行反萃取，可以回收铜。
(9)实验室进行萃取操作时，需对分液漏斗放气，正确放气的图示为
(10)用RH萃取时，适度增大溶液的pH，Cu2＋萃取率会升高的原因是_______ 。
I 测定废液中铜离子含量
原理：2Cu2+＋4I−=2CuI↓＋I2，I2＋
=2I−＋步骤：①取10.00 mL废液样品，加入一定量的硫酸并煮沸。
②加入氨水调节溶液的pH=3.2 ~ 4.0，再加入过量的KI，将溶液定容为100 mL。
③取步骤②中定容后的溶液20.00 mL，淀粉作指示剂，用0.0500 mol·L−1 Na2S2O3溶液滴定，多次滴定，平均消耗Na2S2O3溶液的体积为16.00 mL。
(1)步骤①加入一定量的硫酸并煮沸的目的是
(2)步骤②中溶液的pH＜3.2，可能会导致测定的铜离子浓度
A．偏高 B． 偏低 C． 无影响
判断依据
(3)步骤③中所取的20.00 mL溶液应加入到
| A．滴定管 | B．烧杯 | C．锥形瓶 | D．容量瓶 |
(4)计算原废液中c(Cu2＋)=
Ⅱ中和沉淀法处理
已知：①该区域含铜废液的排放标准为Cu2＋的浓度不超过0.01 mg·L−1
②常温下，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10−20
(5)常温下，若向废液样品中加入石灰乳至中性，判断处理后的废液能否达到排放标准
(6)向废液样品中滴加氨水，调节溶液的pH，铜去除率与溶液pH的关系，如图所示。解释pH由7到10时，铜去除率下降的主要原因
Ⅲ硫化物沉淀法处理
已知：常温下Ka1(H2S)=1.3×10−7、Ka2(H2S)=7.0×10−15、Ksp(CuS)=6.4×10−36
(7)常温下，调节Na2S溶液的pH=7，比较溶液中含硫微粒浓度的大小
(8)常温Ksp(FeS)=6.3×10−18，下列说法正确的是
| A．常温下，CuS的溶解度大于FeS |
| B．反应Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋不能发生 |
| C．除去废液中的Cu2＋，可选用FeS作沉淀剂 |
| D．常温下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，Ksp(FeS)减小 |
Ⅳ溶剂萃取法
用萃取剂RH(一种有机酸)可萃取废液中的Cu2＋，有机层能形成较高浓度的含铜配合物，向分离出的有机层中加入20%的H2SO4溶液进行反萃取，可以回收铜。
(9)实验室进行萃取操作时，需对分液漏斗放气，正确放气的图示为
A． | B． | C． | D． |
(10)用RH萃取时，适度增大溶液的pH，Cu2＋萃取率会升高的原因是
Ⅰ.石油天然气开采和炼制过程中会产生大量含硫废水(其中S元素的主要化合价是-2价)，对设备、环境等造成严重危害。已知：常温下H2S溶解度为1∶2.6(体积)。下图为常温下H2S、HS-、S2-在水溶液中的物质的量分数随pH变化的分布曲线，回答下列问题：
(1)由图判断，H2S的一级电离平衡常数为Ka1=___________ 。
(2)25℃，HS-电离程度小于水解程度，依据是：___________ 。
(3)以酚酞为指示剂，将NaOH溶液滴入H2S溶液中，滴定终点的离子方程式是___________ 。
(4)向pH≈9的含硫废水中加入适量Cu2+的溶液，产生黑色沉淀且溶液的pH降低。用平衡移动的原理解释溶液pH降低的原因：___________ 。
Ⅱ.氧化还原法处理含HS-的废水：向含HS-的废水中加入一定浓度的Na2SO3溶液，加适量酸，溶液产生淡黄色沉淀。
(5)反应的离子方程式是___________ 。
(6)不同pH时，硫化物去除率随时间的变化曲线如图所示。试分析本工艺选择控制体系的pH≈6，而不是去除率更高的pH=3的主要原因：___________ 。
(7)处理某废气中的H2S，是将废气与空气混合通入FeCl2、CuCl2、FeCl3的混合液中，其转化的流程如图所示。下列说法正确的是___________
(8)催化重整法处理H2S。Fe2O3可以用作脱除H2S的催化剂，脱除过程如图所示。
Fe2O3脱除H2S时需先进行吸附。按图乙方式进行吸附，其吸附能力比按图甲强，请从结构角度解释其原因___________ 。
(1)由图判断，H2S的一级电离平衡常数为Ka1=
(2)25℃，HS-电离程度小于水解程度，依据是：
(3)以酚酞为指示剂，将NaOH溶液滴入H2S溶液中，滴定终点的离子方程式是
(4)向pH≈9的含硫废水中加入适量Cu2+的溶液，产生黑色沉淀且溶液的pH降低。用平衡移动的原理解释溶液pH降低的原因：
Ⅱ.氧化还原法处理含HS-的废水：向含HS-的废水中加入一定浓度的Na2SO3溶液，加适量酸，溶液产生淡黄色沉淀。
(5)反应的离子方程式是
(6)不同pH时，硫化物去除率随时间的变化曲线如图所示。试分析本工艺选择控制体系的pH≈6，而不是去除率更高的pH=3的主要原因：
(7)处理某废气中的H2S，是将废气与空气混合通入FeCl2、CuCl2、FeCl3的混合液中，其转化的流程如图所示。下列说法正确的是___________
| A．转化过程中参与循环的离子只有Fe2+ |
| B．转化过程有四种元素的化合价发生了变化 |
| C．过程Ⅲ中发生的反应为CuS+2Fe3+=S+2Fe2++Cu2+ |
| D．氧化性由强到弱的顺序：O2 >Fe3+> S |
(8)催化重整法处理H2S。Fe2O3可以用作脱除H2S的催化剂，脱除过程如图所示。
Fe2O3脱除H2S时需先进行吸附。按图乙方式进行吸附，其吸附能力比按图甲强，请从结构角度解释其原因
硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)是有害气体，可用多种方法进行脱除。
(1)实验室制取乙炔时，用硫酸铜溶液除去乙炔气体中混有的H2S气体，发生反应：H2S(aq)+Cu2+
CuS(s)+2H+(aq)，计算25℃时，该反应的平衡常数为___________ 。 (已知25℃时Ksp (CuS) =1.25×10−36，Ka1 (H2S) =10−7，Ka2 (H2S ) =10−12)
(2)通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应：
、
。
①电极a上发生反应的电极反应式为___________ 。
②理论上1 mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为___________ 。
(3)硫酸工业的尾气中含SO2等污染性气体，通常用碱液如氨水进行吸收处理，实现绿色环保和废物利用。研究发现，Na2SO3溶液也可以用来处理废气中的SO2，发生反应Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3。
查阅资料可知，常温下，部分弱酸的电离平衡常数如表：
①相同物质的量浓度的三种酸溶液HClO、H2CO3和H2SO3由水电离的c(H+)最大的是______ (填化学式)
②将浓度均为0.1 mol·L-1的NaHSO3和Na2SO3等体积混合，溶液pH=7.2,分析该溶液中c(HSO
) _______ c(SO
) (填“＞”，“＞”或“=”)。
③SO2也可用石灰乳吸收，得到的CaSO3浆料可用于制备NaHSO3溶液。写出用CaSO3浆料制备NaHSO3溶液实验方案：____ 。
已知：室温下，溶液中H2SO3、HSO、SO的物质的量分数随pH的分布如下图所示。
实验中可选用的试剂：
(1)实验室制取乙炔时，用硫酸铜溶液除去乙炔气体中混有的H2S气体，发生反应：H2S(aq)+Cu2+
CuS(s)+2H+(aq)，计算25℃时，该反应的平衡常数为(2)通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应：
、。①电极a上发生反应的电极反应式为
②理论上1 mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为
(3)硫酸工业的尾气中含SO2等污染性气体，通常用碱液如氨水进行吸收处理，实现绿色环保和废物利用。研究发现，Na2SO3溶液也可以用来处理废气中的SO2，发生反应Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3。
查阅资料可知，常温下，部分弱酸的电离平衡常数如表：
| 弱酸 | HClO | H2CO3 | H2SO3 |
| 电离平衡常数(25℃) | Ka=4.0×10−8 | Ka1=4.3×10−7，Ka2=4.7×10−11 | Ka1=1.5×10−3，Ka2=6×10−8 |
①相同物质的量浓度的三种酸溶液HClO、H2CO3和H2SO3由水电离的c(H+)最大的是
②将浓度均为0.1 mol·L-1的NaHSO3和Na2SO3等体积混合，溶液pH=7.2,分析该溶液中c(HSO
) ) (填“＞”，“＞”或“=”)。③SO2也可用石灰乳吸收，得到的CaSO3浆料可用于制备NaHSO3溶液。写出用CaSO3浆料制备NaHSO3溶液实验方案：
已知：室温下，溶液中H2SO3、HSO
、SO的物质的量分数随pH的分布如下图所示。实验中可选用的试剂：
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