【題目】來源于電鍍、冶金等行業(yè)的含六價鉻(Cr2O72-CrO42-)廢水具有很強的生物毒性,因此,含鉻廢水必須嚴格控制六價鉻的質(zhì)量濃度,達標后才能允許排放。一種處理含鉻酸性廢水的工藝如圖所示:

回答下列問題:

1)去除鐵屑表面油污的方法是__。

2)酸性環(huán)境中,廢水中主要存在大量Cr2O72-和少量CrO42-,原因是__(用化學用語和文字表述解釋)。

3)向鐵屑濾池"中加入碳粒料的作用是__;鐵屑濾池中存在的Fe2+可將Cr2O72-還原,該反應(yīng)的離子方程式為__。

4)向反應(yīng)池"中加入NaOH使Cr3+沉淀,池中存在沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq)。已知:某離子濃度小于等于10-5mol·L-1時視為完全沉淀;常溫下,Ksp[Cr(OH)3]=10-32。常溫下,欲使廢水中Cr3+完全沉淀,則溶液的pH至少應(yīng)為__。

5)①參照上述工藝流程知,也可采用電解原理處理含鉻酸性廢水,畫出電解池的裝置示意圖并標出電極和電解質(zhì)溶液的名稱___(可選電極:Fe和石墨)。

②上述裝置中,陽極的電極反應(yīng)式為__

【答案】將鐵屑放入純堿溶液中攪拌 2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72,酸性環(huán)境,平衡正向移動,生成Cr2O72 形成原電池,加快反應(yīng)速率 6Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 5 Fe – 2e = Fe2+

【解析】

⑴常用純堿除掉油污,純堿溶液顯堿性。

⑵酸性環(huán)境中,發(fā)生反應(yīng)2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72,利用平衡移動進行分析。

⑶向鐵屑濾池"中加入碳粒料主要分析原電池原理,鐵屑濾池中存在的Fe2+Cr2O72反應(yīng)生成Cr3+Fe3+。

⑷利用溶度積常數(shù)進行計算氫氧根濃度,再計算氫離子濃度,再計算pH。

⑸①參照上述工藝流程知,也可采用電解原理處理含鉻酸性廢水,鐵變?yōu)閬嗚F離子,因此鐵作陽極,石墨作陰極,生成的亞鐵離子和重鉻酸根反應(yīng),因此電解液為重鉻酸鉀;②陽極鐵失去電子變?yōu)?/span>Fe2+。

⑴常用純堿除掉油污,純堿溶液顯堿性,油污再堿性條件下水解而除掉,因此去除鐵屑表面油污的方法是將鐵屑放入純堿溶液中攪拌、過濾;故答案為:將鐵屑放入純堿溶液中攪拌。

⑵酸性環(huán)境中,廢水中主要存在大量Cr2O72和少量CrO42,原因是2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72,酸性環(huán)境,平衡正向移動,生成Cr2O72;故答案為:2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72,酸性環(huán)境,平衡正向移動,生成Cr2O72。

⑶向鐵屑濾池"中加入碳粒料的作用是形成原電池,加快反應(yīng)速率;鐵屑濾池中存在的Fe2+可將Cr2O72-還原,該反應(yīng)的離子方程式為6Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O;故答案為:形成原電池,加快反應(yīng)速率;6Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

⑷常溫下,Ksp[Cr(OH)3]=1032。常溫下,欲使廢水中Cr3+完全沉淀,,,則溶液的pH至少應(yīng)為5;故答案為:5

⑸①參照上述工藝流程知,也可采用電解原理處理含鉻酸性廢水,鐵變?yōu)閬嗚F離子,因此鐵作陽極,石墨作陰極,生成的亞鐵離子和重鉻酸根反應(yīng),因此電解液為重鉻酸鉀,電解池的裝置示意圖并標出電極和電解質(zhì)溶液的名稱;故答案為:。

②上述裝置中,陽極的電極反應(yīng)式為Fe – 2e = Fe2+;故答案為:Fe – 2e = Fe2+。

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