Question

處理含鉻（Cr）工業(yè)廢水的原理是將Cr₂O^2-₇轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，再將Cr³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀．已知轉(zhuǎn)化過程中，廢水pH與Cr₂O^2-₇轉(zhuǎn)化為Cr³⁺的關(guān)系如圖所示．

某研究小組為變廢為寶，將廢水處理得磁性材料Cr_0.5Fel_1.5FeO₄（Fe的化合價(jià)依次為+3、+.2價(jià)）的實(shí)驗(yàn)流程如下：

（1）實(shí)驗(yàn)室中操作1所用的玻璃儀器名稱是

 

．
（2）物質(zhì)Y的化學(xué)式是

 

．
（3）步驟①中預(yù)處理的關(guān)鍵是

 

．
（4）步驟②中電解時(shí)，陽極的材料是

 

，陰極的電極反應(yīng)式為

 

，電解液中Cr₂O^2-₇轉(zhuǎn)化為Cr³⁺的離子方程式為

 

．
（5）含鉻廢水國家排放標(biāo)準(zhǔn)為

+6

Cr

的含量≤0.1000mg/L，用

 

滴定管取上述溶液X 20.00mL，調(diào)節(jié)pH后置于錐形瓶中，用濃度為0.0001mol/L的KI溶液滴定，至滴定終點(diǎn)時(shí)，用去KI溶液9.00mL．已知酸性條件下，I^-被Cr₂O^2-₇氧化為I₂，則上述電解法處理后的廢水中每升含

+6

Cr

的質(zhì)量為

 

mg．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,電解原理

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：根據(jù)題目信息可知工業(yè)廢水先進(jìn)行過濾，然后電解產(chǎn)生Fe²⁺，Cr₂O₇^2-在酸性條件下將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cr³⁺，由于Fe²⁺過量，此時(shí)溶液中含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺，調(diào)節(jié)PH，產(chǎn)生Cr（OH）₃、Fe（OH）₃和Fe（OH）₂三種沉淀物，焙燒得到Cr_0.5Fel_1.5FeO₄；
（1）操作1為過濾，根據(jù)過濾確定所需儀器；
（2）根據(jù)堿性條件下Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺不能存在，會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₂、Fe（OH）₃、Cr（OH）₃；
（3）根據(jù)廢水pH與Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺的關(guān)系圖分析；
（4）步驟②中電解要產(chǎn)生Fe²⁺，所以陽極的材料鐵，電極反應(yīng)為：Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極溶液中的氫離子放電，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑；Cr₂O₇^2-有較強(qiáng)氧化性，F(xiàn)e²⁺有一定的還原性，在酸性介質(zhì)中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cr₂O₇^2-在酸性條件下將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cr³⁺，根據(jù)守恒元素守恒及所處環(huán)境可知，還應(yīng)有水生成，再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒、電荷守恒、原子守恒配平；
（5）根據(jù)Cr₂O^2-₇具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管；
（6）根據(jù)酸性條件下，I^-被Cr₂O^2-₇氧化為I₂，寫出方程式Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，按方程式計(jì)算．

解答： 解：（1）操作1過濾所需儀器為玻璃棒、漏斗、燒杯、鐵架臺（附鐵圈），故答案為：玻璃棒、漏斗、燒杯；
（2）由題給框圖之三可得：Fe²⁺過量，調(diào)節(jié)PH，產(chǎn)生Cr（OH）₃、Fe（OH）₃和Fe（OH）₂三種沉淀物，故答案為：Cr（OH）₃、Fe（OH）₃和Fe（OH）₂；
（3）根據(jù)廢水pH與Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺的關(guān)系圖1可知：當(dāng)pH＜1時(shí)，Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr³⁺的轉(zhuǎn)化率接近100%，故答案為：調(diào)節(jié)廢液pH＜1；
（4）步驟②中電解要產(chǎn)生Fe²⁺，所以陽極的材料鐵，電極反應(yīng)為：Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極溶液中的氫離子放電，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
Cr₂O₇^2-有較強(qiáng)氧化性，F(xiàn)e²⁺有一定的還原性，在酸性介質(zhì)中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cr₂O₇^2-在酸性條件下將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cr³⁺，離子方程式為：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
故答案為：鐵棒；2H⁺+2e^-=H₂↑；Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（5）Cr₂O^2-₇具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，所以放在酸式滴定管中；
取上述溶液X 20.00mL，調(diào)節(jié)pH后置于錐形瓶中，用濃度為0.0001mol/L的KI溶液滴定，至滴定終點(diǎn)時(shí)，用去KI溶液9.00mL．已知酸性條件下，I^-被Cr₂O^2-₇氧化為I₂，
      Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，
        1            6
      n（Cr₂O₇^2-）   9×10^-3L×0.0001mol/L     
n（Cr₂O₇^2-）=1.5×10^-7mol，
廢水1L中n（Cr₂O₇^2-）=1.5×10^-7mol×50=7.5×10^-6mol，廢水1L中n（

+6

Cr

）=1.5×10^-5mol，電解后的1L廢水中含量=1.5×10^-5mol×52g/mol=0.78mg，不符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)為

+6

Cr

的含量≤0.1000mg/L．
故答案為：酸式；0.78．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應(yīng)、電解、化學(xué)計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，平時(shí)注意培養(yǎng)分析和解決問題的能力，題目難度中等．