Question

（16分）2014年3月22日是第二十二屆“世界水日”，保護(hù)水資源，從我做起！

（1）ClO2和Cl2（還原產(chǎn)物都為Cl－）是生活中常用的消毒劑。當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的兩種物質(zhì)時(shí)，ClO2的消毒效率是Cl2的_______倍。

（2）煉金廢水中含有絡(luò)離子[Au(CN)2]＋，與弱電解質(zhì)碳酸的電離方式相似，[Au(CN)2]＋也存在著兩步電離，其電離出CN－有毒，CN－與H＋結(jié)合生成毒性更強(qiáng)的HCN。 [Au(CN)2]＋的一級(jí)電離方程式： ；在堿性條件下NaClO將廢水中的CN－氧化成CO和N2，其反應(yīng)的離子方程式為： 。

（3）某無(wú)色廢水中可能含有Fe3+、Al3+、Mg2+、Na+、NO3－、CO32－、SO42－離子中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品100mL，進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)現(xiàn)象如下圖所示：

請(qǐng)根據(jù)上圖回答下列問(wèn)題：

①實(shí)驗(yàn)中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需儀器除了玻璃棒、托盤(pán)天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器為_(kāi)_______________。

②實(shí)驗(yàn)③中沉淀量由A→B過(guò)程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________ ___。

③試確定NO3－是否存在？_________________（填“存在”、“不存在”或“不確定”），若存在，試計(jì)算_________________（若不存在，此問(wèn)不必作答）。

（4）聚合硫酸鐵又稱(chēng)聚鐵，其化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)(3―0.5n)]m（n＞2，m≤10），它是一種高效的無(wú)機(jī)高分子混凝劑、凈水劑。 某中學(xué)化學(xué)興趣小組查資料獲取測(cè)定聚鐵中含鐵量的方法：把聚鐵溶于過(guò)量酸中，先用過(guò)量SnCl2將Fe3+還原成 Fe2+：Sn2+ + 2Fe3+ + 6Cl－＝ 2Fe2+ + SnCl62－，再加入HgCl2溶液除去過(guò)量的SnCl2：Sn2+ + 2Hg2+ + 8Cl－ ＝ Hg2Cl2↓+ SnCl62－，然后用標(biāo)準(zhǔn)的K2Cr2O7溶液（先加入幾滴試亞鐵靈指示劑）滴定溶液中的Fe2+。若稱(chēng)取聚鐵質(zhì)量為10.00g配成100.0 mL溶液，取出20.00 mL，經(jīng)上述方法處理后，再用0.1000 mol·L—1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液12.80 mL，則聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %。(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)

 

Answer 1

（1） 2.5 ；

（2） [Au(CN)2]＋ [Au(CN)]2＋＋CN－ ; 5ClO－＋2CN－＋2OH－===2CO＋N2↑＋5Cl－＋H2O

（3） 100mL容量瓶 ；Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O； 存在 ；c(NO3-) =0.15 mol/L；（4）21.5% 。

【解析】

試題分析：（1）ClO2中Cl的化合價(jià)是+4價(jià)，反應(yīng)時(shí)每1mol可以得到5mol的電子。而Cl2中Cl的化合價(jià)為0價(jià)，每1mol可以得到2mol的電子。所以當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的兩種物質(zhì)時(shí)，ClO2的消毒效率是Cl2的5÷2=2.5倍；（2）[Au(CN)2]＋的一級(jí)電離方程式：[Au(CN)2]＋ [Au(CN)]2＋＋CN－；在堿性條件下NaClO將廢水中的CN－氧化成CO和N2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知該反應(yīng)的離子方程式為5ClO－＋2CN－＋2OH－=2CO＋N2↑＋5Cl－＋H2O；（3）①實(shí)驗(yàn)中需配制1.0mol/L的NaOH溶液100mL，所需儀器除了玻璃棒、托盤(pán)天平、量筒、藥匙、燒杯、膠頭滴管，還缺少的儀器為100ml的容量瓶；②實(shí)驗(yàn)③中沉淀量由A→B過(guò)程中是Al(OH)3被過(guò)量的NaOH溶解的反應(yīng)所致，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O；③在100ml的溶液中，焰色反應(yīng)為黃色，只能含有Na+；向其中加入BaCl2溶液和稀HCl,產(chǎn)生白色沉淀2.33g,證明含有SO42-,其物質(zhì)的量是2.33g÷233g/mol=0.01mol；向該溶液中加入過(guò)量的NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，就證明不含有Fe3+，當(dāng)沉淀達(dá)到最大值后沉淀有有所減小，最后還存在沉淀，證明含有Al3+、Mg2+，由于Al3+、Mg2+與CO32－會(huì)發(fā)生離子反應(yīng)而不能大量共存，所以不存在CO32－；根據(jù)反應(yīng)方程式：Al3++3OH-=Al(OH)3↓; Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓. Al(OH)3+ OH-= AlO2-+ 2H2O.結(jié)合圖像給出消耗NaOH的物質(zhì)的量的關(guān)系可知：n(Al3+)=0.005mol；n(Mg2+)=(0.035mol－0.005mol×2)÷2=0.01mol。根據(jù)電荷守恒可知：Al3+、Mg2+所帶的正電荷數(shù)是：0.005mol×3+0.01mol×2=0.035mol，溶液中還存在陽(yáng)離子Na+，而SO42-所帶的負(fù)電荷數(shù)是0.01mol×2=0.02mol，負(fù)電荷數(shù)小于正電荷數(shù)，CO32－不存在，所以一定還存在NO3－。NO3－的濃度可能是：（0.035mol－0.02mol）÷0.1L=0.15 mol/L. （4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量的關(guān)系是： n(Fe2+)～6n(K2Cr2O7), n(K2Cr2O7)= 0.1000 mol/L×0.01280 L×(100÷20)=6.4×10-3mol；所以n(Fe2+)=6×6.4×10-3mol=3.84×10-2mol. 則聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為[(3.84×10-2mol× 56g/mol)÷ 10.00g] ×100%=21.5% 。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)氧化性大小的比較、弱電解質(zhì)電離方程式和離子方程式的書(shū)寫(xiě)、微粒的確定及濃度和化合物中元素的含量的計(jì)算的知識(shí)。