Question

【題目】重鉻酸鉀常用作有機(jī)合成的氧化劑和催化劑等。由含鉻廢液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等)制備K2Cr2O7的流程如下圖所示。

已知：I 在酸性條件下，H2O2能將Cr2O72-還原為Cr3+

II相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

回答下列問題：

(l)濾渣②的主要成分為____(填化學(xué)式)。

(2)寫出“氧化”步驟中反應(yīng)的化學(xué)方程式____。

(3)“加熱”操作的目的是____。

(4)“酸化”過程中發(fā)生反應(yīng)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O (K=4×1014L3.mol3)已知，“酸化”后溶液中c(Cr2O72-)=1.6×10-3mol/L則溶液中c(CrO42-)=____

(5)“結(jié)晶”后得到K2Cr2O7(M=294g.mol-1)產(chǎn)品0.5000 g，將其溶解后用稀H2SO4酸化，再用濃度為1.0000 mol.L-l (NH4)2Fe(SO4)2 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定終點消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為9.00 mL，則產(chǎn)品的純度為____。[滴定反應(yīng)為：K2Cr2O7+6(NH4)2Fe(SO4)2+7H2SO4 =K2SO4 +Cr2(SO4)3 +6(NH4)2SO4+3Fe2(SO4)3+7H2O]

(6)在K2Cr2O7存在下，可利用微生物電化學(xué)技術(shù)實現(xiàn)含苯酚廢水的有效處理，其工作原理如下圖所示。

①負(fù)極的電極反應(yīng)式為____；

②一段時間后，中間室中NaCl溶液的濃度____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3 2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O 分解除去過量H2O2 210-8mol/L 88.20% C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+ 減小

【解析】

含鉻廢液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等)加入KOH溶液調(diào)pH=7~8，生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀，過濾后得濾渣①為Cr(OH)3和Fe(OH)3；向濾渣①加入過量H2O2溶液和KOH溶液，Cr(OH)3在堿性條件下被氧化為K2CrO4進(jìn)入溶液，經(jīng)過濾除去濾渣②的主要成分為Fe(OH)3；濾液②經(jīng)加熱除去過量H2O2，冷卻后酸化至pH=1，結(jié)晶析出K2Cr2O7晶體，以此分析解答。

(l)根據(jù)以上分析，濾渣②的主要成分為Fe(OH)3，

故答案為：Fe(OH)3；

(2)“氧化”步驟中Cr(OH)3在堿性條件下被H2O2氧化為K2CrO4，化學(xué)方程式為2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O，

故答案為：2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O；

(3) 根據(jù)題給信息，在酸性條件下，H2O2能將Cr2O72-還原為Cr3+，所以酸化之前，要除去H2O2，故 “加熱”操作的目的是分解除去過量H2O2，

故答案為：分解除去過量H2O2；

(4) 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O ，K=，酸化后pH=1，c(H+)=0.1mol/L，c(Cr2O72-)=1.6×10-3mol/L，則溶液中c(CrO42-)==210-8mol/L，

故答案為：210-8mol/L；

(5)根據(jù)反應(yīng)關(guān)系：K2Cr2O7~6(NH4)2Fe(SO4)2，n(K2Cr2O7)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=×1.0000 mol.L-l×0.009L=0.0015mol，則產(chǎn)品的純度為×100%=88.20%，

故答案為：88.20%；

(6)①由圖可知，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，C6H5OH失電子生成CO2，根據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒寫出電極反應(yīng)式為C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+；

②負(fù)極產(chǎn)生的H+通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室，正極產(chǎn)生的OH-通過陰離子交換膜也進(jìn)入中間室，H+和OH-中和生成水，溶液體積增大，NaCl溶液的濃度將減小。

故答案為：C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+；減小。