Question

．（16分）欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr2O72-轉化為Cr(OH)3沉淀除去。三種金屬離子生成沉淀的pH如表。

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe(OH)2	7.0	9.0
Fe(OH)3	1.9	3.2
Cr(OH)3	6.0	8.0

 

 

 

 

 

 

（1）某含鉻廢水處理的主要流程如下圖所示：

 

①初沉池中加入明礬作沉降劑，其作用的原理是（用離子方程式表示） 。

②請補充并配平以下反應池中發(fā)生主要反應的離子方程式：

Cr2O72-+ HSO3-+ == Cr3++ SO42-+ H2O。

③根據(jù)“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此過程中發(fā)生主要反應的離子方程式是：H++OH-=H2O和 。證明Cr3+沉淀完全的方法是 。

（2）工業(yè)可用電解法來處理含Cr2O72-廢水。實驗室利用如圖模擬處理含Cr2O72-的廢水，陽極反應是Fe-2e-=Fe2+，陰極反應式是2H++2e-=H2↑。

①Fe2+與酸性溶液中的Cr2O72-反應的離子方程式是 ，

②上述反應得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從其對水的電離平衡角度解釋其原因

。

③若溶液中含有0.01mol Cr2O72-，則陽離子全部生成沉淀的物質(zhì)的量是_______mol。

 

Answer 1

32．（16分）

（1）（8分）①Al3++3H2OAl(OH)3+3H+（2分，化學式、系數(shù)各1分）

② 1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O（2分。寫出H+1分，系數(shù)全部正確1分）

③Cr3++ 3OH-=Cr(OH)3↓（2分，化學式、系數(shù)各1分） 取沉淀后的上層清液測定其pH（1分），若pH≥8，則沉淀完全（1分）

（2）（8分）①Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O（3分，化學式2分，系數(shù)1分） ②水中的H+在陰極區(qū)放電（1分），H+濃度減小促使水的電離平衡向右移動（1分），OH-濃度增大與金屬陽離子在陰極區(qū)結合而沉淀完全（1分） ③0.08（2分。說明：含鉻和鐵兩種氫氧化物沉淀）

【解析】

試題分析： （1）①明礬是含有12個結晶水的KAl(SO4)2,該物質(zhì)可做凈水劑，此處加入該物質(zhì)主要是利用其中的鋁離子水解使溶液呈酸性，同時生成的氫氧化鋁吸附雜質(zhì)沉淀起到沉降雜質(zhì)凈化溶液的目的，所以此處考查的是鋁離子的水解反應方程式，Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ 。

②此氧化還原反應中Cr2O72- 中鉻的化合價+6→+3，HSO3- 中的S的化合價+4→+6，所以根據(jù)電子守恒配平發(fā)生化合價變化的的物質(zhì)的，然后根據(jù)方程式前面少O的原則，前面所缺項應為H+，所以再根據(jù)電荷守恒配平方程式得1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O。

③題中流程可以看出，向沉淀池中加入氫氧化鈉是為了沉淀得到Cr(OH)3 ，因此題干中所謂的沉淀法和中和法，主要是加入氫氧化鈉能夠首先中和溶液中的H+，其次能與溶液中的Cr3+結合生成Cr(OH)3 沉淀，因此此處發(fā)生的反應離子方程式除了H++OH-=H2O外，還有Cr3++ 3OH-=Cr(OH)3↓。若要證明Cr3+沉淀完全，則可以根據(jù)表中給的數(shù)據(jù)，Cr3+沉淀完全時的pH值等于8.0，若Cr3+沉淀完全，則用pH計可以測得溶液的pH值為8.0。

（2）①Fe2+ 具有還原性，酸性溶液中的Cr2O72- 強氧化性，二者容易發(fā)生氧化還原反應，因為此處是在處理酸性溶液中的Cr2O72- ，因此此出也是利用上題的沉淀法把Cr2O72-還原+3,價，然后沉淀除去，所以此反應的方程式為Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。

②該電解反應的陽極鐵電極主要發(fā)生氧化反應溶解產(chǎn)生亞鐵離子還原Cr2O72- ，而陰極則主要是溶液中水電離的H+得到電子被還原，所以由于溶液中水電離的H+反應了，H+濃度減小水的電離平衡右移，OH-濃度增大，與金屬陽離子Cr3+、Fe3+結合生成沉淀。

③根據(jù)①中反應的離子方程式可知，生成的金屬陽離子比例關系是2Cr3+~6Fe3+ ，因此若含有0.01mol Cr2O72-，則會生成Cr3+ 0.02mol，F(xiàn)e3+ 有0.06mol，因此總共會生成0.08mol的沉淀。

考點：本題考查的是簡單的化學工藝流程。