Question

【題目】重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經(jīng)處理達標后才能排放。

（Ⅰ）某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，且酸性較強。為回收利用，通常采用如下流程處理：

注：部分陽離子常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見下表。

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9(＞9溶解)

（1）氧化過程中可代替H2O2加入的試劑是________（填序號）。

A.Na2O2　　B.HNO3　　C.FeCl3　　D.KMnO4

（2）加入NaOH溶液調(diào)整溶液pH=8時，除去的離子是___（填序號）；已知鈉離子交換樹脂的原理：Mn++nNaRMRn+nNa+，此步操作被交換除去的雜質(zhì)離子___（填序號）。

A.Fe3+　　B.Al3+　　C.Ca2+　　D.Mg2+

（3）在還原過程中，每消耗172.8gCr2O72- 轉(zhuǎn)移4.8mole-，則還原過程中該反應離子方程式為____。（已知在氧化過程中Cr3+轉(zhuǎn)化為Cr2O72- ）

（Ⅱ）酸性條件下，鉻元素主要以Cr2O72-形式存在，工業(yè)上常用電解法處理含Cr2O72-的廢水。實驗室利用如圖裝置模擬處理該廢水，陽極反應是Fe-2e-Fe2+，陰極反應式是2H++2e-H2↑。

（1）電解時能否用Cu電極來代替Fe電極？______（填“能”或“不能”），理由是_____。

（2）電解時陽極附近溶液中轉(zhuǎn)化為Cr3+的離子方程式為___________________。

（3）上述反應得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從其對水的電離平衡影響角度解釋其原因______________________。

（4）若溶液中初始含有0.1mol Cr2O72-，則生成的陽離子全部轉(zhuǎn)化成沉淀的質(zhì)量是_______g。

Answer 1

【答案】 A AB CD 3 S2O32-+4 Cr2O72-+13H2O=6SO42-+8Cr（OH）3↓+2OH- 不能 陽極產(chǎn)生的Cu2+不能使Cr2O72-還原到低價態(tài) Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 水中的H+在陰極區(qū)放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH-向右移動，陰極區(qū)OH-濃度增大與金屬陽離子在陰極區(qū)結(jié)合而沉淀完全 84.8

【解析】I. 某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，加雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時Cr3+被氧化為Cr2O72，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=8，則Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，過濾，濾液中主要含有Cr2O72、Ca2+和Mg2+等，通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2+和Mg2+，然后加Na2S2O3把Cr2O72還原為Cr3+，再調(diào)節(jié)pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

(1).加氧化劑的主要目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，同時不能引入新的雜質(zhì)，所以可以用Na2O2代替H2O2，故答案選A；

(2).根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，pH=8時，F(xiàn)e3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，則Fe3+、Al3+被除去，故選AB；通過鈉離子交換樹脂，除去Ca2+和Mg2+，故選CD，故答案為：AB；CD；

(3).每消耗172.8gCr2O72- 即0.8molCr2O72轉(zhuǎn)移4.8mole，則1molCr2O72-轉(zhuǎn)移6mol電子，所以生成Cr3+，S2O32被氧化為SO42，則反應的離子方程式為：3S2O32-+4Cr2O72-+13H2O=6SO42-+8Cr（OH）3↓+2OH-，故答案為：3 S2O32-+4 Cr2O72-+13H2O=6SO42-+8Cr（OH）3↓+2OH-；

II.(1).若用Cu電極來代替Fe電極，在陽極上銅失去電子得到的陽離子是銅離子，該離子不具有還原性，不能和重鉻酸根離子發(fā)生反應，故答案為：不能；陽極產(chǎn)生的Cu2+不能使Cr2O72-還原到低價態(tài)；

(2).Cr2O72-具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為Cr3+，反應的實質(zhì)是：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案為：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

(3).根據(jù)電解原理可知，水中的H+在陰極區(qū)放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH-向右移動，陰極區(qū)OH-濃度增大，與金屬陽離子在陰極區(qū)結(jié)合而沉淀完全，故答案為：水中的H+在陰極區(qū)放電，H+濃度減小促使水的電離平衡H2OH++OH-向右移動，陰極區(qū)OH-濃度增大與金屬陽離子在陰極區(qū)結(jié)合而沉淀完全；

(4).根據(jù)Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，Cr3++3OH═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH═Fe(OH)3↓可知0.1molCr2O72-反應時，可生成0.2molCr(OH)3，0.6molFe(OH)3，沉淀的總質(zhì)量為：0.2mol×103g/mol+0.6mol×107g/mol=84.8g，故答案為：84.8。