Question

8．某工廠廢水中含有毒的CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-，常見處理方法是使其轉化為毒性較低的Cr³⁺或直接吸附除去．現(xiàn)有如下幾種工藝：
（1）光催化法：在催化劑作用下，利用太陽光和人工光，使廢水實現(xiàn)上述轉化．
①該法的反應原理是2Cr₂O₇^2-+16H⁺→4Cr³⁺+3O₂+8H₂O（將方程式補充完整）
②該法涉及的能量轉化形式是．
③某小組通過實驗研究催化劑中W（鎢）和α-Fe₂O₃的比例對鉻的去除率的影響（每次實驗均采用：0.01mol/L 500mL酸化的K₂Cr₂O₇溶液、總質量為0.2g的催化劑、光照10min），六價鉻的去除率如下表所示．

催化劑組成	1	2	3
WO3 W α-Fe2O3	65% 5% 30%	65% 10% 25%	a b 20%
六價鉻去除率	60.2%	80%	72.9%

上表中，b=15%；在去除率最高的催化劑實驗組中，用Cr₂O₇^2-表示的該反應在10min內的平均化學反應速率v=mol/（L•min）．
（2）電化學處理法：向廢鐵屑（鐵碳合金）中加入含鉻廢水，一段時間后，廢水中六價鉻元素的去除率能達到90%．
①廢鐵屑在使用前酸洗除銹的離子方程式是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
②結合電化學原理說明廢鐵屑在此過程中所起的作用是鐵在原電池反應中做負極Fe-2e^-=Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺做還原劑將六價鉻還原．
（3）離子交換樹脂（ROH）法：將CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-吸附至樹脂上除去，原理如下：
2ROH+CrO₄^2-→R₂CrO₄+2OH^-、2ROH+Cr₂O₇^2-→R₂Cr₂O₇+2OH^-
（已知：廢水中存在如下平衡：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O）．
控制溶液酸性可以提高樹脂對六價鉻的去除率，其理由是由原理可知：2ROH～CrO₄^2-～Cr，2ROH～Cr₂O₇^2-～2Cr，等量樹脂去除Cr₂O₇^2-的效率高，因此控制酸性使上述平衡正向移動，使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-．

Answer 1

分析 （1）（1）①該法的反應原理是2Cr₂O₇^2-+16H⁺反應+6價的鉻變成+3價，化合價降低，而只有-2價的氧的化合價升高，根據(jù)得失電子守恒配平；
②該法涉及的能量轉化形式是將光能轉化為化學能；
③由表可知W和α-Fe₂O₃的百分含量之和為35%，所以當α-Fe₂O₃%為20%時，b=15%，在去除率最高的催化劑實驗組為第2組，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$進行分析解；
（2）①鐵銹的成份是氧化鐵，氧化鐵是堿性氧化物，與酸反應生成鹽與水；
②廢鐵屑做原電池的負極失電子生成亞鐵，亞鐵離子具有還原性，與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應；
（3）由原理可知：2ROH～CrO₄^2-～Cr，2ROH～Cr₂O₇^2-～2Cr，等量樹脂去除Cr₂O₇^2-的效率高．

解答 解：（1）①該法的反應原理是2Cr₂O₇^2-+16H⁺反應+6價的鉻變成+3價，化合價降低，而只有-2價的氧的化合價升高，根據(jù)得失電子守恒配平得到：2Cr₂O₇^2-+16H⁺=4Cr³⁺+3O₂+8H₂O，故答案為：4Cr³⁺；3O₂；
②該法涉及的能量轉化形式是將光能轉化為化學能，故答案為：光能轉化為化學能；
③由表可知W和α-Fe₂O₃的百分含量之和為35%，所以當α-Fe₂O₃%為20%時，b=15%，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.01×0.5×80%}{0.5×10}$=8×10^-4 mol/（L•min），故答案為：15%；8×10^-4 mol/（L•min）；
（2）①鐵銹的成份是氧化鐵，氧化鐵是堿性氧化物，與酸反應生成鹽與水，所以反應的方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
②廢鐵屑做原電池的負極失電子生成亞鐵，亞鐵離子具有還原性，與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應，故答案為：鐵在原電池反應中做負極Fe-2e^-=Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺做還原劑將六價鉻還原；
（3）由原理可知：2ROH～CrO₄^2-～Cr，2ROH～Cr₂O₇^2-～2Cr，等量樹脂去除Cr₂O₇^2-的效率高，故答案為：由原理可知：2ROH～CrO₄^2-～Cr，2ROH～Cr₂O₇^2-～2Cr，等量樹脂去除Cr₂O₇^2-的效率高，因此控制酸性使上述平衡正向移動，使CrO₄^2-轉化為Cr₂O₇^2-．

點評 本題考查了氧化還原反應的配平和化學方程式的書寫、平衡移動的原理等知識，難度較大，注意（3）會運用溶液的PH值對溶液中的離子進行分離．