Question

欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr（OH）₃沉淀除去．已知：

	氫氧化物開始沉淀時(shí)的pH	氫氧化物沉淀完全時(shí)的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.2
Cr3+	6.0	8.0

（1）某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示：
①初沉池中加入的混凝劑是K₂SO₄﹒Al₂（SO₄）₃﹒24H₂O，用離子方程式表示其反應(yīng)原理是

Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺

．
②反應(yīng)池中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．根據(jù)“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此過程中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是

Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、H⁺+OH^-═H₂O

．證明Cr³⁺沉淀完全的方法是

測(cè)定溶液的pH，若pH≥8，則證明Cr³⁺沉淀完全

．
（2）工業(yè)可用電解法來處理含 Cr₂O₇^2-廢水．實(shí)驗(yàn)室利用如圖模擬處理含Cr₂O₇^2-的廢水，陽極反應(yīng)式是Fe-2e^-═Fe²⁺，陰極反應(yīng)式是2H⁺+2e^-═H₂↑．Fe²⁺與酸性溶液中的Cr₂O₇^2-反應(yīng)的離子方程式是

Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

，得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從水的電離平衡角度解釋其原因是

陰極反應(yīng)消耗了水中的H+，打破了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，使溶液中OH^-濃度增大，溶液的堿性增強(qiáng)

．用電解法處理該溶液中0.01mol Cr₂O₇^2-時(shí)，至少得到沉淀的質(zhì)量是

8.48

 g．

Answer 1

分析：（1）①氫氧化鋁能吸附懸浮物，所以作混凝劑；
②反應(yīng)池中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是Cr₂O₇^2-+3HSO₃^-+5H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，反應(yīng)后溶液中有H⁺、Cr³⁺，加NaOH溶液，NaOH會(huì)和H⁺、Cr³⁺發(fā)生反應(yīng)；
（2）Fe²⁺離子與Cr₂O₇^2-離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe³⁺離子和Cr³⁺離子；隨著電解進(jìn)行，溶液中c（H⁺） 逐漸減少，c（OH^-）濃度增大；根據(jù)Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓進(jìn)行計(jì)算；

解答：解：（1）①K₂SO₄﹒Al₂（SO₄）₃﹒24H₂O為強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離，生成Al³⁺和SO₄^2-、K⁺，Al³⁺能水解生成氫氧化鋁膠體：Al³⁺+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺或Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，氫氧化鋁膠體具有吸附性，能吸附水中的懸浮物，所以能作凈水劑，
故答案為：Al³⁺+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺或Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺； 
②根據(jù)“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，NaOH會(huì)和H⁺發(fā)生反應(yīng)H⁺+OH^-═H₂O，Cr³⁺與NaOH發(fā)生反應(yīng)Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓，Cr（OH）₃沉淀完全時(shí)的pH為8，所以，測(cè)定溶液的pH，若pH≥8，則證明Cr³⁺沉淀完全，
故答案為：Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、H⁺+OH^-═H₂O；測(cè)定溶液的pH，若pH≥8，則證明Cr³⁺沉淀完全；
（2）亞鐵離子與Cr₂O₇^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)，被還原為Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀，重鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，能將生成的亞鐵離子氧化為三價(jià)，即6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；隨著電解進(jìn)行，溶液中c（H⁺） 逐漸減少，打破了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，使溶液中OH^-濃度增大，溶液的堿性增強(qiáng)，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀，金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全；根據(jù)Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃↓、Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓知0.01mol Cr₂O₇^2-，可生成0.02molCr（OH）₃，0.06molFe（OH）₃，至少得到沉淀的質(zhì)量是0.02mol×103g/mol+0.06mol×107g/mol=8.48g，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；陰極反應(yīng)消耗了水中的H⁺，打破了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，使溶液中OH^-濃度增大，溶液的堿性增強(qiáng)；8.48；

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及電解、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)方程式的計(jì)算等問題，要求具有較好的分析和解決問題的能力，題目難度較大．