Question

【題目】工業(yè)廢水中含＋6價的鉻會損害環(huán)境，必須進行處理。某工廠的處理工藝流程如下：

（1）N2H4的電子式為_____。

（2）下列溶液中，可替代N2H4的是_____。（填選項序號字母）

a．FeSO4溶液 b．濃HNO3溶液 c．酸性KMnO4溶液 d．Na2SO3溶液

（3）已知加入N2H4后，N2H4轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，則該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_____。

（4）在實際工業(yè)生產(chǎn)中，處理含鉻廢水還可采用直接沉淀的方法，其成本較低。

①已知酸性廢水中存在Cr2O72-和CrO42-的轉(zhuǎn)化平衡，請用離子方程式表示它們之間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)_____；

②加入沉淀劑BaCl2溶液之前需加入一定量的NaOH溶液，以利于沉淀的生成，則生成的沉淀為_____（寫化學(xué)式）。

（5）工業(yè)上還可用電解法來處理含Cr2O72-的酸性廢水，通過電解制得還原劑。右圖為電解裝置示意圖（電極材料分別為鐵和石墨）。

①裝置中b電極的材料是_____（填“鐵”或“石墨”）。

②該處理過程中，Cr2O72-被還原成Cr3+的離子方程式為_____。

Answer 1

【答案】 ad 2∶3 Cr2O72-＋H2O2CrO42-＋2H+ BaCrO4 鐵 Cr2O72-＋6Fe2+＋14H+＝2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O

【解析】試題分析：本題以處理含Cr2O72-的工業(yè)廢水的流程為載體，考查氧化還原反應(yīng)的基本概念和有關(guān)計算，外界條件對化學(xué)平衡的影響，電解原理。

（1）N2H4中只存在共價鍵，電子式為。

（2）根據(jù)流程加入N2H4，Cr2O72-被還原成Cr3+，N2H4在反應(yīng)中作還原劑，能替代N2H4的物質(zhì)具有還原性，FeSO4溶液、Na2SO3溶液具有還原性，可替代N2H4；濃HNO3溶液、酸性KMnO4溶液具有強氧化性，不能替代N2H4；答案選ad。

（3）N2H4轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì)，N2H4被氧化成N2，N2H4作還原劑，N元素的化合價由-2價升至0價；Cr2O72-被還原成Cr3+，Cr2O72-作氧化劑，Cr元素的化合價由+6價降至+3價；根據(jù)得失電子守恒，4n（N2H4）=6n（Cr2O72-），n（Cr2O72-）：n（N2H4）=2:3，即氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2:3。

（4）①Cr2O72-和CrO42-之間的轉(zhuǎn)化平衡用離子方程式表示為Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+。

②先加入一定量的NaOH溶液，OH-消耗H+，平衡“Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+”正向移動，CrO42-濃度增大，則加入沉淀劑BaCl2溶液，生成的沉淀為BaCrO4。

（5）①根據(jù)題意通過電解制得還原劑，鐵為活性電極，石墨為惰性電極，則Fe作陽極，Fe失電子生成還原劑Fe2+，裝置中b電極為陽極，則b電極的材料是鐵。

②電解時陽極電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+，Cr2O72-被還原成Cr3+，則Fe2+被氧化成Fe3+，反應(yīng)可寫成Fe2++Cr2O72-→Fe3++Cr3+，根據(jù)得失電子守恒配平為6Fe2++Cr2O72-→6Fe3++2Cr3+，結(jié)合廢水呈酸性和原子守恒，寫出離子方程式為6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。