Question

某廠廢水中含5.00×10^-3mol?L^-1的Cr₂O₇^2-，其毒性較大．某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr_0.5Fe_1.5FeO₄（Fe的化合價依次為+3、+2），設(shè)計了如下
實(shí)驗(yàn)流程：
（1）第①步反應(yīng)的離子方程式是

Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

（2）第②步過濾得到的濾渣中主要成分除Cr（OH）₃外，還有

Fe（OH）₃、Fe（OH）₂

（3）欲使1L該廢水中的Cr₂O₇^2-完全轉(zhuǎn)化為Cr_0.5Fe_1.5FeO₄．理論上需要加入

13.9

gFeSO₄?7H₂O．

Answer 1

分析：（1）Cr2O₇^2-有較強(qiáng)氧化性，F(xiàn)eSO₄?7H₂O中Fe²⁺有一定的還原性，在酸性介質(zhì)中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，由實(shí)驗(yàn)流程可知，第①步反應(yīng)中Cr₂O₇^2-在酸性條件下將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cr³⁺，根據(jù)守恒元素守恒及所處環(huán)境可知，還應(yīng)有水生成．再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒、電荷守恒、原子守恒配平；
（2）堿性條件下Fe²⁺、Fe³⁺不能存在，會轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₂、Fe（OH）₃；
（3）根據(jù)Cr原子計算Cr_0.5Fe_1.5FeO₄的物質(zhì)的量，結(jié)合Cr_0.5Fe_1.5FeO₄的物質(zhì)的量利用Fe原子守恒計算FeSO₄?7H₂O質(zhì)量．

解答：解：（1）Cr2O₇^2-有較強(qiáng)氧化性，F(xiàn)eSO₄?7H₂O中Fe²⁺有一定的還原性，在酸性介質(zhì)中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，由實(shí)驗(yàn)流程可知，第①步反應(yīng)中Cr₂O₇^2-在酸性條件下將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cr³⁺，根據(jù)守恒元素守恒及所處環(huán)境可知，還應(yīng)有水生成，反應(yīng)離子方程式為Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（2）由題給框圖之二可得：Fe²⁺過量，加NaOH時，產(chǎn)生Cr（OH）₃、Fe（OH）₃和Fe（OH）2三種沉淀物，
故答案為：Fe（OH）₃、Fe（OH）₂；
（3）1 L廢水中含n（Cr₂O₇^2-）=5.00×10^-3 mol．根據(jù)Cr原子、Fe原子守恒，可得：
Cr₂O₇^2-～～～4Cr0.5Fe1.5FeO₄～～～10FeSO₄?7H₂O，
所以理論上n（FeSO₄?7H₂O）=10n（Cr₂O₇^2-）=5.00×10^-3 mol×10=0.05 mol，
所以m（FeSO₄?7H₂O）=0.05 mol×278 g/mol=13.9 g．
故答案為：13.9．

點(diǎn)評：本題以工業(yè)廢水處理為載體，考查氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、關(guān)系式計算等，難度中等，關(guān)鍵根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程利用氧化還原反應(yīng)判斷發(fā)生的離子反應(yīng)，是對學(xué)生綜合能力的考查．是一道不錯的能力考查題．