Question

6．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進(jìn)行處理后方可排放．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：ClO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①轉(zhuǎn)化}^{H+}$Cl₂O${\;}_{3}^{2-}$$→_{②還原}^{Fe_{2}+}$Cl³⁺$→_{③沉淀}^{OH-}$Cl（OH）₃↓，其中第①步存在平衡：2CrO₄^2- （黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2- （橙色）+H₂O
（1）若第①步中平衡體系的pH=2，則該溶液顯橙色；向該溶液中加入Ba（NO₃）₂溶液（已知BaCrO₄為黃色沉淀）則平衡向左移動（填“向左”或“向右”或“不變”），溶液顏色將變淺．
（2）能說明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是C（選填編號）
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
（3）若改變條件使平衡狀態(tài)的第①步反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，則該反應(yīng)AB（選填編號）
A．平衡常數(shù)K值可以不改變   
B．再達(dá)平衡前正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率
C．Cr₂O₇^2-的濃度一定增大      
D．平衡移動時正反應(yīng)速率一定先增大后減小
（4）第②步中，還原1mol Cr₂O₇^2-離子，需要6mol的FeSO₄•7H₂O．
（5）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=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5．
方法2：電解法．該法用Fe做電極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解的進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr（OH）₃沉淀．
（6）①用Fe做電極的原因?yàn)殛枠O反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，提供還原劑Fe²⁺．
②在陰極附近溶液pH升高的原因是（用電極反應(yīng)解釋）2H⁺+2e^-=H₂↑，溶液中同時生成的沉淀還有Fe（OH）₃．

Answer 1

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)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明已達(dá)平衡，也可根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來回答判斷；
（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的因素來回答判斷即可；
（4）在氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高值=化合價(jià)降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)來計(jì)算；
（5）根據(jù)Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）來計(jì)算氫氧根離子離子的濃度，并計(jì)算氫離子濃度和pH的大�。�
（6）①陽極是活性電極時，陽極本身失電子，生成陽離子；
②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，向該溶液中加入Ba（NO₃）₂溶液，沉淀CrO₄^2- 轉(zhuǎn)化成BaCrO₄沉淀，所以平衡向左移動，溶液顏色變淺；
故答案為：橙；向左；變淺；
（2）對于平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的濃度相同，不一定平衡，故A錯誤；
B．2υ（Cr₂O₇^2-）=υ（CrO₄^2-）不能證明正逆速率相等，所以不是平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．溶液的顏色不變，即有色離子濃度不會再不變，達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；
故選C；
（3）對于平衡：2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
A．若是濃度引起的平衡的移動，則平衡常數(shù)K值可以不改變，故A正確；
B．只要是化學(xué)平衡正向移動，則正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率，故B正確；
C．加水稀釋，平衡正向移動，但是Cr₂O₇^2-的濃度一定減小，故C錯誤；
D．只要是化學(xué)平衡正向移動，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，但是可以增大還可以減小，故D錯誤．
故選AB．
（4）還原1mol Cr₂O₇^2-離子，鉻元素化合價(jià)從+6價(jià)降低到+3價(jià)，一共得到電子6mol，亞鐵離子被氧化為+3價(jià)，應(yīng)該得到6mol電子，所以還原1mol Cr₂O₇^2-離子，
需要6mol的FeSO₄•7H₂O，故答案為：6；
（5）Cr（OH）₃的溶度積Ksp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，則需c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（Cr{\;}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{10{\;}^{-32}}{10{\;}^{-5}}}$=10^-9mol/L，所以c（H⁺）=10^-5mol/L，即pH=5，故答案為：5．
（6）①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⁺；
②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↑；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↑；Fe（OH）₃．

點(diǎn)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．