Question

10．化學(xué)工業(yè)中會(huì)產(chǎn)生大量含鉻廢水，直接排放會(huì)產(chǎn)生污染．
（1）工業(yè)上處理酸性含Cr₂O₇^2-廢水的方法如下：
①SO₂還原法：向1000L含0.002mol•L^-1 Cr₂O₇^2-的酸性廢水中通入SO₂使Cr₂O₇^2-全部轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，至少需要通入134.4L SO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
②鐵屑還原法：向含Cr₂O₇^2-的酸性廢水中加入廢鐵屑，加熱充分反應(yīng)后，加入熟石灰調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cr³⁺完全沉淀．
已知25℃時(shí)，K_sp[Cr（OH）₃]=6.3×10^-31．欲使溶液中殘余Cr³⁺的物質(zhì)的量濃度為6.3×10^-7 mol•L^-1，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH=6．
（2）鉻元素總濃度的測(cè)定：準(zhǔn)確移取20.00mL含Cr₂O₇^2-和Cr³⁺的酸性廢水，向其中加入足量（NH₄）₂S₂O₈溶液將Cr³⁺氧化成Cr₂O₇^2-，煮沸除去過(guò)量（NH₄）₂S₂O₈；向上述溶液中加入過(guò)量的KI溶液，充分反應(yīng)后，以淀粉為指示劑，向其中滴加0.03mol•L^-1的Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液，終點(diǎn)時(shí)消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL．
①上述操作過(guò)程中，若無(wú)煮沸操作，則測(cè)定的鉻元素總濃度會(huì)偏高．
②計(jì)算廢水中鉻元素總濃度（單位：mg•L^-1，寫出計(jì)算過(guò)程）Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根據(jù)方程式確定關(guān)系Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
n（Cr₂O₇^2-）=$\frac{n（{S}_{2}{O}_{3}^{2-}）}{6}$=$\frac{0.03×20.00×1{0}^{-3}}{6}$mol，所以c（Cr₂O₇^2-）=$\frac{\frac{0.03×20×1{0}^{-3}}{6}}{20×1{0}^{-3}}$=0.005mol/L
所以廢水中鉻元素總濃度=0.005×2×52×1000=520 mg•L^-1．
已知測(cè)定過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)如下：
①2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺
②Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O
③I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-．

Answer 1

分析 （1）①SO₂使Cr₂O₇^2-全部轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，所以3SO₂～～Cr₂O₇^2-，根據(jù)關(guān)系式求二氧化硫的體積；
②K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=6.3×10^-31，欲使溶液中殘余Cr³⁺的物質(zhì)的量濃度為6.3×10^-7 mol•L^-1，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{6.3×1{0}^{-31}}{6.3×1{0}^{-7}}}$=10^-8mol/L，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pOH=8，則pH=6；
（2）①若無(wú)煮沸操作，則過(guò)量（NH₄）₂S₂O₈消耗Cr₂O₇^2-，所以則測(cè)定的鉻元素總濃度會(huì)偏高；
②由①2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺
②Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O
③I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-得：Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，由此分析解答．

解答 解：（1）①SO₂使Cr₂O₇^2-全部轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，
所以3SO₂～～Cr₂O₇^2-，
   3×22.4L      1mol
     V        1000L×0.002mol•L^-1 
所以V=$\frac{1000L×0.002mol•{L}^{-1}×3×22.4L}{1mol}$=134.4L，故答案為：134.4；      
②K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=6.3×10^-31，欲使溶液中殘余Cr³⁺的物質(zhì)的量濃度為6.3×10^-7 mol•L^-1，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{6.3×1{0}^{-31}}{6.3×1{0}^{-7}}}$=10^-8mol/L，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pOH=8，則pH=6，故答案為：6；
（2）①若無(wú)煮沸操作，則過(guò)量（NH₄）₂S₂O₈消耗Cr₂O₇^2-，所以則測(cè)定的鉻元素總濃度會(huì)偏高，故答案為：偏高；
②由①2Cr³⁺+3S₂O₈^2-+7H₂O=Cr₂O₇^2-+6SO₄^2-+14H⁺
②Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O
③I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-得：Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根據(jù)方程式確定關(guān)系Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
n（Cr₂O₇^2-）=$\frac{n（{S}_{2}{O}_{3}^{2-}）}{6}$=$\frac{0.03×20.00×1{0}^{-3}}{6}$mol，所以c（Cr₂O₇^2-）=$\frac{\frac{0.03×20×1{0}^{-3}}{6}}{20×1{0}^{-3}}$=0.005mol/L
所以廢水中鉻元素總濃度=0.005×2×52×1000=520 mg•L^-1，答：Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-，根據(jù)方程式確定關(guān)系Cr₂O₇^2-～3I₂～6S₂O₃^2-
n（Cr₂O₇^2-）=$\frac{n（{S}_{2}{O}_{3}^{2-}）}{6}$=$\frac{0.03×20.00×1{0}^{-3}}{6}$mol，所以c（Cr₂O₇^2-）=$\frac{\frac{0.03×20×1{0}^{-3}}{6}}{20×1{0}^{-3}}$=0.005mol/L
所以廢水中鉻元素總濃度=0.005×2×52×1000=520 mg•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)的滴定原理，學(xué)生要學(xué)會(huì)根據(jù)反應(yīng)方程式列式計(jì)算和溶度積的相關(guān)知識(shí)，有一定的難度．