Question

工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們對(duì)人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進(jìn)行處理后方可排放．常用的處理方法有兩種．
方法1：還原沉淀法．
該法的工藝流程為：CrO₄^2-

H+

①轉(zhuǎn)化

Cr₂O

2- 7

Fe+

②還原

Cr³⁺

OH-

③沉淀

Cr（OH）₃
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若第①步中平衡體系的pH=2，則該溶液顯

 

色；向該溶液中加入Ba（NO₃）₂溶液（已知BaCrO₄
為黃色沉淀）則平衡

 

移動(dòng)（填“向左”或“向右”或“不變”），溶液顏色將

 

．
（2）能說(shuō)明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是

 

（選填編號(hào)）
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同    B．2υ（Cr₂O₇^2-）=υ（CrO₄^2-）   C．溶液的顏色不變
（3）若改變條件使平衡狀態(tài)的第①步反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則該反應(yīng)

 

（選填編號(hào)）．
A．平衡常數(shù)K值可以不改變      B．再達(dá)平衡前正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率
C．Cr₂O₇^2-的濃度一定增大      D．平衡移動(dòng)時(shí)正反應(yīng)速率一定先增大后減小
（4）第②步中，還原1mol Cr₂O₇^2-離子，需要

 

mol的FeSO₄?7H₂O．
（5）第③步生成的Cr（OH）₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq）
帶溫下，Cr（OH）₃的溶度積Ksp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至

 

．
方法2：電解法．
該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解的進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（6）用Fe做電極的原因?yàn)?div id="ljh7hhp" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（7）在陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應(yīng)解釋）

 

，溶液中同時(shí)生成的沉淀還有

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)外界條件對(duì)平衡的影響來(lái)確定平衡移動(dòng)方向，從而確定離子濃度大小和溶液顏色變化；
（2）根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變則說(shuō)明已達(dá)平衡，也可根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動(dòng)、變、等來(lái)回答判斷；
（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的因素來(lái)回答判斷即可；
（4）在氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)來(lái)計(jì)算；
（5）根據(jù)Ksp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）來(lái)計(jì)算氫氧根離子離子的濃度，并計(jì)算氫離子濃度和pH的大��；
（6）陽(yáng)極是活性電極時(shí)，陽(yáng)極本身失電子，生成陽(yáng)離子；
（7）溶液PH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少，即氫離子在陰極得電子，PH升高，氫氧根離子濃度增大，離子濃度冪的乘積大于溶度積，所以金屬陽(yáng)離子會(huì)生成氫氧化物沉淀．

解答： 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，
故答案為：橙；
（2）對(duì)于平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同，不一定平衡，故A錯(cuò)誤；
B．2υ（Cr₂O₇^2-）=υ（CrO₄^2-）不能證明正逆速率相等，所以不是平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．溶液的顏色不變，即有色離子濃度不會(huì)再不變，達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；
故選C；
（3）對(duì)于平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
A．若是濃度引起的平衡的移動(dòng)，則平衡常數(shù)K值可以不改變，故A正確；
B．只要是化學(xué)平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率，故B正確；
C．加水稀釋，平衡正向移動(dòng)，但是Cr₂O₇^2-的濃度一定減小，故C錯(cuò)誤；
D．只要是化學(xué)平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，但是可以增大還可以減小，故D錯(cuò)誤．
故選AB．
（4）還原1mol Cr₂O₇^2-離子，鉻元素化合價(jià)從+6價(jià)降低到+3價(jià)，一共得到電子6mol，亞鐵離子被氧化為+3價(jià)，應(yīng)該得到6mol電子，所以還原1mol Cr₂O₇^2-離子，
需要6mol的FeSO₄?7H₂O，故答案為：6；
（5）Cr（OH）₃的溶度積Ksp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，則需c（OH^-）=

3	Ksp c(Cr3+)

=

3	10-32 10-5

=10^-9mol/L，所以c（H⁺）=10^-5mol/L，即pH=5，故答案為：5．
（6）在電解法除鉻中，鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供還原劑Fe²⁺，
故答案為：陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺；
（7）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產(chǎn)生的H⁺放電生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑；同時(shí)大量產(chǎn)生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe（OH）₃．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了鉻及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡和電化學(xué)知識(shí)等內(nèi)容，難度中等，抓住題目信息是解題的關(guān)鍵．