Question

8．金屬及塑料制品表面鍍鉻不僅美觀還可提高金屬制品抗腐蝕性能，電鍍廢水中六價鉻具有高毒性，必須經處理后才能排放．
（1）常見鍍鉻液由重鉻酸（H₂Cr₂O₇）和催化劑硫酸組成．
①鍍鉻液在水溶液中存在如下平衡：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺該反應平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（Cr{O}_{4}^{2-}）•{c}^{2}（{H}^{+}）}{c（C{r}_{2}{O}_{7}^{2-}）}$．
②鍍鉻時由CrO₄^2-放電產生鉻鍍層．陰極的電極反應式為CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O．
③ABS塑料表面經處理后也可在其表面鍍鉻，ABS塑料的結構簡式如下：
，合成該聚合物的三種單體為：CH₂=CHCN、CH₂=CH-CH=CH₂和（寫結構簡式）．
（2）工業(yè)上處理含鉻廢水有鋇鹽法、電解還原法等．
Ⅰ．鋇鹽法處理含鉻廢水主要流程為：

已知：

物質	BaCO3	CaSO4	BaSO4
Ksp	8.1×10-9	9×10-6	1.1×10-10

①步驟一發(fā)生的反應之一為：CrO₄^2-+BaCO₃═BaCrO₄+CO₃^2-，可推知：Ksp（BaCrO₄）＜Ksp（BaCO₃）（選填：“＞”或“＜”）；
②步驟二的目的是除去廢水中Ba²⁺．
Ⅱ．電解法處理含六價鉻（Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-）的強酸性廢水，其原理如圖所示．

③電解一段時間后隨著溶液pH的升高，便有Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀生成．圖中A為電源正極（選填：“正”或“負”）；
④陰極產生的氣體為H₂（寫化學式）．
⑤常溫時Ksp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31，當廢水的pH=7.0時，溶液中c（Cr³⁺）=6.0×10^-10mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）①化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，水不需要寫出，據(jù)此書寫；
②陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O；
③首先要根據(jù)高聚物的結構簡式判斷高聚物是加聚產物還是縮聚產物，然后根據(jù)推斷單體的方法作出判斷；
（2）①反應能發(fā)生說明BaCrO₄小于BaCO₃的溶度積；
②加入硫酸鈣是為了生成難溶的硫酸鋇，從而除去體系中的鋇離子；
③便有Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀生成，說明單質鐵放電，生成亞鐵離子，與Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-發(fā)生氧化還原，所以鐵為陽極，則A為正極；
④陰極是氫離子放電生成氫氣；
⑤根據(jù)Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=6.0×10^-31，而溶液的pH=7.0時，所以c（OH^-）=10^-7mol/L，由此求出溶液中c（Cr³⁺）．

解答 解：（1）①根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義，可知Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（l）?2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（Cr{O}_{4}^{2-}）•{c}^{2}（{H}^{+}）}{c（C{r}_{2}{O}_{7}^{2-}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（Cr{O}_{4}^{2-}）•{c}^{2}（{H}^{+}）}{c（C{r}_{2}{O}_{7}^{2-}）}$；
②陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O，故答案為：CrO₄^2-+8H⁺+6e^-=Cr+4H₂O；
③該高聚物的形成過程屬于加聚反應，加聚反應是由不飽和單體（如碳碳雙鍵，碳碳叁鍵以及碳氧雙鍵等）聚合高分子的反應，其產物只有一種高分子化合物，凡鏈節(jié)中主碳鏈為6個碳原子，其規(guī)律是“見雙鍵，四個碳，無雙鍵，兩個碳”畫線斷開，然后將半鍵閉合，即將單雙鍵互換，直接合成該高聚物的物質為：CH₂=CH-CN、CH₂=CH-CH=CH₂、，故答案為：CH₂=CHCN；CH₂=CH-CH=CH₂；；
（2）①反應能發(fā)生說明BaCrO₄小于BaCO₃的溶度積，所以Ksp（BaCrO₄）＜Ksp（BaCO₃），故答案為：＜；
②加入硫酸鈣是為了生成難溶的硫酸鋇，從而除去體系中的鋇離子，故答案為：除去廢水中Ba²⁺；
③便有Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀生成，說明單質鐵放電，生成亞鐵離子，與Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-發(fā)生氧化還原，所以鐵為陽極，則A為正極，故答案為：正；
④陰極是氫離子放電生成氫氣，故答案為：H₂；
⑤c（Cr³⁺）=$\frac{Ksp[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{（1{0}^{-7}）^{3}}$=6.0×10^-10mol•L^-1，故答案為：6.0×10^-10．

點評 本題考查了物質的分離提純流程，主要考查了操作流程分析溶度積常數(shù)的計算、電極反應式的書寫等，題目難度中等，側重于考查學生分析問題、解決問題能力和計算能力．