Question

【題目】工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72－和CrO42－，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理。常用的處理方法有兩種。

方法1：還原沉淀法

該法的工藝流程為：CrO42-Cr2O72-Cr3+Cr(OH)3↓

其中第①步存在平衡：2CrO42－(黃色)+2H＋Cr2O72－(橙色)+H2O

(1)若平衡體系的pH=2，該溶液顯色_________。

(2)能說明第①步反應達平衡狀態(tài)的是___________。

A．Cr2O72－和CrO42－的濃度相同 B．2v(Cr2O72－)=v(CrO42－) C．溶液的顏色不變

(3)第②步中，還原1mol Cr2O72－離子，需要_________mol的FeSO47H2O。

(4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH(aq),常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3+)·c3(OH)=1032，要c(Cr3+)降至105mol/L，溶液的pH應調(diào)至_________________。

方法2：電解法

該法用Fe做電極電解含Cr2O72－的酸性廢水，隨著電解進行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。

(5)用Fe做電極的原因為____________。

(6)在陰極附近溶液pH升高的原因是__________(用電極反應解釋)，溶液中同時生成的沉淀還有_____________。

Answer 1

【答案】橙 C 6 5 陽極反應為Fe－2e－＝Fe2+，提供還原劑Fe2+ 2H++2e－＝H2↑ Fe(OH)3

【解析】

(1)根據(jù)外界條件對平衡的影響來確定平衡移動方向，從而確定溶液顏色變化；

(2)根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法：V正=V逆，或各組分的濃度保持不變則說明已達平衡，也可根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來回答判斷；

(3)在氧化還原反應中，化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)來計算；

(4)根據(jù)Ksp=c(Cr3+)c3(OH-)來計算氫氧根離子離子的濃度，并計算氫離子濃度和pH的大��；

(5)陽極是活性電極時，陽極本身失電子，生成陽離子；

(6)溶液pH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少，即氫離子在陰極得電子，pH升高，氫氧根離子濃度增大，離子濃度冪的乘積大于溶度積，所以金屬陽離子會生成氫氧化物沉淀。

(1)pH=2說明溶液顯酸性，c(H+)增大，平衡2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O右移，溶液呈橙色，故答案為：橙；

(2)對于平衡：2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O；

A．Cr2O72-和CrO42-的濃度相同，濃度可能還會發(fā)生變化，因此不一定為平衡狀態(tài)，故A錯誤；

B．2υ(Cr2O72-)=υ(CrO42-)不能說明正、逆速率相等，不能說明是平衡狀態(tài)，故B錯誤；

C．溶液的顏色不變，即有色離子濃度不會變化，說明Cr2O72—和CrO42—的濃度不再發(fā)生改變，說明達到了化學平衡狀態(tài)，故C正確；

故答案為：C；

(3)還原1mol Cr2O72-離子，鉻元素化合價從+6價降低到+3價，一共得到電子6mol，亞鐵離子被氧化為+3價，應該失去6mol電子，所以還原1mol Cr2O72-離子，需要6mol的FeSO47H2O，故答案為：6；

(4)Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3+)c3(OH-)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，則需c(OH-)===10-9mol/L，所以c(H+)=10-5mol/L，即pH=5，故答案為：5；

(5)在電解法除鉻中，鐵作陽極，陽極反應式為Fe-2e-═Fe2+，以提供還原劑Fe2+，故答案為：陽極反應為Fe-2e-=Fe2+，提供還原劑Fe2+；

(6)在電解池中陽離子在陰極得到電子，在溶液中由于H+得電子的能力強于Fe2+，因此陰極是H+放電，方程式為2H++2e－＝H2↑，隨著電解的進行，溶液中的H+濃度逐漸降低，水的電離被促進，OH－濃度逐漸升高。由于Fe2+被Cr2O72—氧化生成Fe3+，當溶液堿性達到一定程度時就會產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，故答案為：2H++2e-=H2↑；Fe(OH)3。