Question

【題目】含有K2Cr2O7的廢水具有較強(qiáng)的毒性，工業(yè)上常用鋇鹽沉淀法處理含有K2Cr2O7的廢水并回收重鉻酸，具體的流程如下：

已知：i. CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水，其它幾種鹽在常溫下的溶度積如下表所示。

物質(zhì)	CaSO4	CaCrO4	BaCrO4	BaSO4
溶度積

ii. Cr2O72－+ H2O2 CrO42－+ 2H+

（1）向?yàn)V液1中加入BaCl2·H2O的目的，是使CrO42－從溶液中沉淀出來(lái)。

①結(jié)合上述流程說明熟石灰的作用是_______________________________。

②結(jié)合表中數(shù)據(jù)，說明選用Ba2+而不選用Ca2+處理廢水的理由是________________。

③研究溫度對(duì)CrO42－沉淀效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，不同溫度下CrO42－的沉淀率，

如下圖所示。

已知：BaCrO4（s） Ba2+ （aq） + CrO42－（aq）

CrO42－的沉淀效率隨溫度變化的原因是___________________________________。

（2）向固體2中加入硫酸，回收重鉻酸。

① 硫酸濃度對(duì)重鉻酸的回收率如下圖（左）所示。結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理，解釋使用0.450 mol/L的硫酸時(shí)，重鉻酸的回收率明顯高于使用0.225 mol/L的硫酸的原因是_________________________________。

② 回收重鉻酸的原理如下圖（右）所示。當(dāng)硫酸濃度高于0.450 mol/L時(shí)，重鉻酸的回收率沒有明顯變化，其原因是_______________________________。

（3）綜上所述，沉淀BaCrO4并進(jìn)一步回收重鉻酸的效果與___________有關(guān)。

Answer 1

【答案】沉淀SO42－；調(diào)節(jié)溶液pH，使Cr2O72－轉(zhuǎn)化為CrO42－而沉淀BaCrO4比CaCrO4更難溶，可以使CrO42－沉淀更完全溫度升高，沉淀速率加快c（H2SO4）增大，則c（SO42－）增大，與Ba2+生成沉淀，促進(jìn)BaCrO4Ba2++CrO42－平衡右移，c（CrO42－）增大；同時(shí)，c（H+）也增大，共同促進(jìn)Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+平衡左移，有利于生成更多的H2Cr2O7BaSO4與BaCrO4溶解度接近，c（H2SO4）越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4

外，使其難于接觸H2SO4，阻礙重鉻酸生成受到溶液pH 、溫度、H2SO4濃度、BaCrO4顆粒大小等影響（其他答案合理給分）

【解析】

①加入熟石灰有兩個(gè)作用，首先Ca2+使SO42－沉淀便于分離，同時(shí)OH-的加入會(huì)與溶液中的H+反應(yīng)，使上述離子方程式平衡向右移動(dòng)，Cr2O72－轉(zhuǎn)化為CrO42－，便于與BaCl2·H2O生成沉淀BaCrO4。

②BaCrO4的溶度積比CaCrO4小很多，所以BaCrO4更難溶，加入Ba2+可以使CrO42－沉淀更完全。

③根據(jù)熱化學(xué)方程式可知沉淀溶解是吸熱反應(yīng)，因此生成沉淀的過程是放熱的，溫度升高會(huì)加快生成沉淀的速率，在未達(dá)化學(xué)平衡態(tài)時(shí)，相同的時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生更多的沉淀，所以沉淀率提高。

（3）①c（H2SO4）增大，則c（SO42－）增大，與Ba2+生成沉淀，促進(jìn)BaCrO4Ba2++CrO42－平衡右移，c（CrO42－）增大；同時(shí)，c（H+）也增大，共同促進(jìn)Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+平衡左移，有利于生成更多的H2Cr2O7。

②BaSO4與BaCrO4溶解度接近，c（H2SO4）越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使CrO42－更難接觸到H2SO4，阻礙H2Cr2O7生成，所以H2SO4濃度高于0.450mol/L時(shí)，H2Cr2O7的回收率沒有明顯變化。

（3）溶液pH降低有利于生成Cr2O72-，溫度改變會(huì)影響沉淀回收率，加入H2SO4能回收H2Cr2O7，同時(shí)BaCrO4顆粒大小關(guān)系到回收量的多少，顆粒越大BaSO4越難完全包裹住BaCrO4，因此沉淀BaCrO4并進(jìn)一步回收H2Cr2O7的效果受溶液pH、溫度、H2SO4濃度、BaCrO4顆粒大小等影響。