Question

工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的傷害，必須進(jìn)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：
CrO₄^2-

H+

①轉(zhuǎn)化

Cr₂O₇^2-

Fe2+

②還原

Cr³⁺

OH-

③沉淀

Cr（OH）₃
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡體系的pH=2，則溶液顯

 

色．
（2）第②步中，還原1molCr₂O₇^2-離子，需要

 

mol的FeSO₄?7H₂O．
（3）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Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（4）用Fe做電極的原因為

 

．
（5）在陰極附近溶液pH升高的原因是（結(jié)合電極反應(yīng)式解釋）

 

；溶液中同時生成的沉淀還有

 

．

Answer 1

考點："三廢"處理與環(huán)境保護(hù)

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)外界條件對平衡的影響來確定平衡移動方向，從而確定離子濃度大小和溶液顏色變化；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒來計算；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)以及水的離子積常數(shù)來進(jìn)行計算；
（4）陽極是活性電極時，陽極本身失電子，生成陽離子；
（5）溶液PH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少，即氫離子在陰極得電子，PH升高，氫氧根離子濃度增大，離子濃度冪的乘積大于溶度積，所以金屬陽離子會生成氫氧化物沉淀．

解答： 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案為：橙；
（2）根據(jù)電子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄?7H₂O）×1，n（FeSO₄?7H₂O）=

1mol×6

1

=6mol，故答案為：6；
（3）當(dāng)c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時，溶液的c（OH^-）=

3	10 -32 10 -5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10 -14

10 -9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5，故答案為：5；
（4）在電解法除鉻中，鐵作陽極，陽極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供還原劑Fe²⁺，
故答案為：陽極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺；
（5）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產(chǎn)生的H⁺放電生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑，溶液酸性減弱；同時大量產(chǎn)生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑，溶液酸性減弱；Fe（OH）₃；

點評：本題主要考查了鉻及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、沉淀溶解平衡和電化學(xué)知識等內(nèi)容，難度中等，抓住題目信息是解題的關(guān)鍵．