Question

4．工業(yè)上用含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的廢水回收鉻．其工藝流程如下：

已知：①2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O；
②常溫下，KspFe（OH）₃=1.0×10^-38，Ksp Cr（OH）₃=1.0×10^-32；
③當(dāng)離子濃度小于1.0×10^-5 mol•L^-1時(shí)，認(rèn)為沉淀完全．
（1）下列選項(xiàng)中能說(shuō)明反應(yīng)2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O達(dá)平衡狀態(tài)的是CD （填選項(xiàng)字母）．
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同    
B． 2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）
C．溶液的顏色不變              
D．溶液的_PH不變
（2）為防止FeSO₄溶液變質(zhì)，在保存時(shí)需加入的試劑為鐵粉、硫酸 （填試劑名稱(chēng)）
（3）過(guò)濾操作中需要用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒
（4）FeSO₄溶液與溶液A發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
（5）沉淀C的化學(xué)式為Fe（OH）₃，pH₂的范圍為＞5．

Answer 1

分析 含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的廢水經(jīng)酸化后主要轉(zhuǎn)化為Cr₂O₇^2-，Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，加入還原性的亞鐵離子，將其還原為Cr³⁺，然后依據(jù)溶度積常數(shù)分別調(diào)節(jié)溶液的pH值，讓鐵離子和鉻離子沉淀出來(lái)，
（1）根據(jù)判斷平衡狀態(tài)的方法：V_正=V_逆，或各組分的濃度保持不變則說(shuō)明已達(dá)平衡；
（2）防止亞鐵離子氧化，還要抑制亞鐵離子水解，據(jù)此解答即可；
（3）過(guò)濾是分離固體與液體的一種方法，依據(jù)過(guò)濾需要儀器回答即可；
（4）亞鐵離子具有還原性，鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子反應(yīng)方程式即可；
（5）當(dāng)離子濃度小于1.0×10^-5 mol•L^-1時(shí)，認(rèn)為沉淀完全，據(jù)此解答即可．

解答 解：（1）平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變和pH不變，
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同和起始量消耗量有關(guān)，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，故A錯(cuò)誤；
B． 2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）只能說(shuō)明速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，故B錯(cuò)誤；
C．溶液的顏色不變 濃度不再改變，是平衡標(biāo)志，正逆反應(yīng)速率相同，故C正確；
D．溶液的PH不變，說(shuō)明溶液這離子濃度不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，故D正確；
故選：CD，
故答案為：CD．
（2）防止亞鐵離子氧化，并抑制水解，則配制FeSO₄溶液時(shí)，需加入少量鐵粉和稀硫酸，
故答案為：鐵粉、硫酸；
（3）過(guò)濾是把不溶于液體的固體與液體分離的一種方法，所需儀器有玻璃棒、燒杯、鐵架臺(tái)、漏斗，其中屬于玻璃儀器的是玻璃棒、燒杯、漏斗，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（4）依據(jù)分析可知：溶液A含有Cr₂O₇^2-，具有強(qiáng)氧化性，能氧化亞鐵離子為鐵離子，離子反應(yīng)方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（5）依據(jù)分析可知，沉淀C為氫氧化鐵，當(dāng)離子濃度小于1.0×10^-5 mol•L^-1時(shí)，認(rèn)為沉淀完全，故鉻離子完全沉淀時(shí)有：1×10^-5×c（OH）³=1.0×10^-32，解：c（OH）=$\root{3}{\frac{1.0×1{0}^{-32}}{1×1{0}^{-5}}}$=10^-9，即pH＞5完全沉淀，
故答案為：Fe（OH）₃；＞5

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是金屬的回收與資源利用，涉及氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)原理、離子反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)，常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)操作以及儀器選擇等，難度較大．