Question

水是生命之源，廣西重金屬鎘污染事件是2012年1月15日發(fā)現(xiàn)的．水污染事件再次提醒人們保護(hù)水資源的必要性和緊迫性．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會(huì)對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大危害，必須進(jìn)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：

其中第①步存在平衡：
2CrO

2- 4

（黃色）+2H⁺?Cr₂O

2- 7

（橙色）+H₂O
（1）若平衡體系的 pH=2，該溶液顯

 

色．
（2）能說(shuō)明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是

 

．（填序號(hào)）
A．Cr₂O

2- 7

和CrO

2- 4

的濃度相同
B．2v（Cr₂O

2- 7

）=v（CrO

2- 4

）
C．溶液的顏色不變
（3）第②步中，還原 1mol Cr₂O₇^2-離子，需要

 

mol的FeSO₄?7H₂O．
（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K_sp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使 c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至

 

．
方法2：電解法．
該法用 Fe 做電極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解的進(jìn)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?yàn)?!--BA-->

 

（用電極反應(yīng)式解釋）．
（6）在陰極附近溶液 pH 升高，溶液中同時(shí)生成的沉淀還有

 

．（用化學(xué)式表示）
（7）溶液中發(fā)生的總反應(yīng)為（用離子方程式表示）

 

．

Answer 1

分析：（1）pH=2，溶液呈酸性，有利于平衡向正反應(yīng)分析移動(dòng)；
（2）得到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度不變；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒來(lái)計(jì)算；
（4）根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算；
（5）陽(yáng)極是活性電極時(shí)，陽(yáng)極本身失電子，生成陽(yáng)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，生成沉淀為 Cr（OH）₃和Fe（OH）₃；
（7）根據(jù)反應(yīng)物和生成物書(shū)寫離子方程式．

解答：解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案為：橙；
（2）平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變，故答案為：C；
（3）根據(jù)電子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄?7H₂O）×1，n（FeSO₄?7H₂O）=

1mol×6

1

=6mol，故答案為：6；
（4）當(dāng)c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時(shí)，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5，故答案為：5；
（5）在電解法除鉻中，鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供還原劑Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
（6）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產(chǎn)生的H⁺放電生成H₂的同時(shí)，大量產(chǎn)生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，故答案為：Fe（OH）₃；
（7）反應(yīng)物為Cr₂O₇^2-和Fe²⁺，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃，反應(yīng)的離子方程式為6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+10OH^-+7H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+10OH^-+7H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了重鉻酸鈉的制取原理及除雜方法，涉及了電極知識(shí)的應(yīng)用，側(cè)重考查了學(xué)生的分析、理解等綜合能力，注意合理分析題中信息，難度中等．