Question

工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理。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

 

其中第①步存在平衡：

2CrO(黃色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O

(1)若平衡體系的 pH ＝ 2，該溶液顯________色。

(2)能說明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是________。

a．Cr2O和CrO 的濃度相同

b．2v(Cr2O)＝v(CrO)

c．溶液的顏色不變

(3)第②步中，還原 1 mol Cr2O 離子，需要______mol的FeSO4·7H2O。

(4)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)

常溫下，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Cr2O的酸性廢水，隨著電解的進行，在陰極附近溶液 pH 升高，產(chǎn)生 Cr(OH)3 沉淀。

(5)用Fe做電極的原因為______________________________________

(6)在陰極附近溶液 pH 升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)________________，溶液中同時生成的沉淀還有________。

 

Answer 1

(1)橙　(2)c　(3)6　(4)5

(5)陽極反應(yīng)為 Fe－2e－=Fe2＋，提供還原劑Fe2＋

(6)2H＋＋2e－=H2↑　Fe(OH)3

【解析】本題主要結(jié)合工業(yè)廢水的處理考查溶液中的平衡問題、氧化還原反應(yīng)和電解原理的應(yīng)用等知識，意在考查考生綜合運用化學(xué)理論知識解決實際問題的能力。

(1)pH ＝ 2 時，反應(yīng)正向進行的速率較大，溶液呈橙色。

(2)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，混合物中各組分濃度保持不變，但不一定相等，溶液的顏色不再發(fā)生改變，即只有 c 正確。

(3)根據(jù)反應(yīng)前后 Cr 和 Fe 元素的化合價變化，可確定還原 1 mol Cr2O需 6 mol FeSO4·7H2O。

(4)當(dāng) c(Cr3＋)＝ 10－5 mol/L時，根據(jù) Ksp 的表達(dá)式可求出 c(OH－)＝ 10－9 mol/L，則此時溶液 pH ＝ 5。

(5)用鐵做陽極，反應(yīng)中生成Fe2＋，提供還原劑。

(6)陰極 H＋ 得電子生成 H2，隨著電解的進行，溶液的 pH逐漸增大，溶液中還會生成 Fe(OH)3 沉淀。