Question

【題目】來源于電鍍、冶金等行業(yè)的含六價(jià)鉻(含Cr2O72-或CrO42-)廢水具有很強(qiáng)的生物毒性，因此，含鉻廢水必須嚴(yán)格控制六價(jià)鉻的質(zhì)量濃度，達(dá)標(biāo)后才能允許排放。一種處理含鉻酸性廢水的工藝如圖所示：

回答下列問題：

（1）去除鐵屑表面油污的方法是__。

（2）酸性環(huán)境中，廢水中主要存在大量Cr2O72-和少量CrO42-，原因是__(用化學(xué)用語和文字表述解釋)。

（3）向“鐵屑濾池"中加入碳粒料的作用是__；“鐵屑濾池”中存在的Fe2+可將Cr2O72-還原，該反應(yīng)的離子方程式為__。

（4）向“反應(yīng)池"中加入NaOH使Cr3+沉淀，池中存在沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq)。已知：某離子濃度小于等于10-5mol·L-1時(shí)視為完全沉淀；常溫下，Ksp[Cr(OH)3]=10-32。常溫下，欲使廢水中Cr3+完全沉淀，則溶液的pH至少應(yīng)為__。

（5）①參照上述工藝流程知，也可采用電解原理處理含鉻酸性廢水，畫出電解池的裝置示意圖并標(biāo)出電極和電解質(zhì)溶液的名稱___(可選電極：Fe和石墨)。

②上述裝置中，陽極的電極反應(yīng)式為__。

Answer 1

【答案】將鐵屑放入純堿溶液中攪拌 2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72，酸性環(huán)境，平衡正向移動(dòng)，生成Cr2O72 形成原電池，加快反應(yīng)速率 6Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 5 Fe – 2e－ = Fe2+

【解析】

⑴常用純堿除掉油污，純堿溶液顯堿性。

⑵酸性環(huán)境中，發(fā)生反應(yīng)2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72，利用平衡移動(dòng)進(jìn)行分析。

⑶向“鐵屑濾池"中加入碳粒料主要分析原電池原理，“鐵屑濾池”中存在的Fe2+與Cr2O72反應(yīng)生成Cr3+和Fe3+。

⑷利用溶度積常數(shù)進(jìn)行計(jì)算氫氧根濃度，再計(jì)算氫離子濃度，再計(jì)算pH。

⑸①參照上述工藝流程知，也可采用電解原理處理含鉻酸性廢水，鐵變?yōu)閬嗚F離子，因此鐵作陽極，石墨作陰極，生成的亞鐵離子和重鉻酸根反應(yīng)，因此電解液為重鉻酸鉀；②陽極鐵失去電子變?yōu)?/span>Fe2+。

⑴常用純堿除掉油污，純堿溶液顯堿性，油污再堿性條件下水解而除掉，因此去除鐵屑表面油污的方法是將鐵屑放入純堿溶液中攪拌、過濾；故答案為：將鐵屑放入純堿溶液中攪拌。

⑵酸性環(huán)境中，廢水中主要存在大量Cr2O72和少量CrO42，原因是2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72，酸性環(huán)境，平衡正向移動(dòng)，生成Cr2O72；故答案為：2CrO42 +2 H+ H2O + Cr2O72，酸性環(huán)境，平衡正向移動(dòng)，生成Cr2O72。

⑶向“鐵屑濾池"中加入碳粒料的作用是形成原電池，加快反應(yīng)速率；“鐵屑濾池”中存在的Fe2+可將Cr2O72-還原，該反應(yīng)的離子方程式為6Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O；故答案為：形成原電池，加快反應(yīng)速率；6Fe2+ + Cr2O72 + 14 H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O。

⑷常溫下，Ksp[Cr(OH)3]=1032。常溫下，欲使廢水中Cr3+完全沉淀，，，，則溶液的pH至少應(yīng)為5；故答案為：5。

⑸①參照上述工藝流程知，也可采用電解原理處理含鉻酸性廢水，鐵變?yōu)閬嗚F離子，因此鐵作陽極，石墨作陰極，生成的亞鐵離子和重鉻酸根反應(yīng)，因此電解液為重鉻酸鉀，電解池的裝置示意圖并標(biāo)出電極和電解質(zhì)溶液的名稱；故答案為：。

②上述裝置中，陽極的電極反應(yīng)式為Fe – 2e－ = Fe2+；故答案為：Fe – 2e－ = Fe2+。