Question

【題目】重鉻酸鉀（K2Cr2O7）主要用于制革、印染、電鍍等。其水溶液中存在平衡：＋H2O2＋2H＋

（1）已知有關(guān)物質(zhì)溶解度如圖1。用復(fù)分解法制備K2Cr2O7的操作過(guò)程是：向Na2Cr2O7溶液中加入_________（填化學(xué)式），攪拌溶解，調(diào)節(jié)溶液pH約為5，加熱溶液至表面有少量晶體析出時(shí)，_____________，抽濾得到粗產(chǎn)品，再用重結(jié)晶法提純粗產(chǎn)品。

（2）以鉻酸鉀（K2CrO4）為原料，用電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2。

①不銹鋼作________極，寫出該電極的電極反應(yīng)式________________________。

②分析陽(yáng)極區(qū)能得到重鉻酸鉀溶液的原因________________________。

③當(dāng)鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率達(dá)到x時(shí)，陽(yáng)極液中K與Cr的物質(zhì)的量之比為____________。

（3）鉻對(duì)環(huán)境能造成污染。某酸性廢水中含有，處理時(shí)可用焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）將轉(zhuǎn)化為毒性較低的Cr3＋，再調(diào)節(jié)pH約為8，使鉻元素沉降，分離出污泥后檢測(cè)廢水中Cr3＋濃度，低于0．5mg·L－1則達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

①Na2S2O5參加反應(yīng)的離子方程式為____________________。

②經(jīng)上述工藝處理后的廢水，理論上Cr3＋濃度約為__________mg·L－1。（已知室溫下Ksp≈6×10－31）

Answer 1

【答案】 KCl 冷卻結(jié)晶 陰 2H2O＋2e—＝2OH—＋H2↑ 陽(yáng)極OH—放電，溶液中H+濃度增大，使Cr2O72-+ H2O2 CrO42-+ 2H+向生成Cr2O72-方向移動(dòng)，部分K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移動(dòng)到陰極區(qū)，使陽(yáng)極區(qū)主要成分是K2Cr2O7 2－x 3S2O52—+2Cr2O72-+10H+＝6SO42—+4Cr3++5H2O 3×10-8

【解析】試題分析：（1）Na2Cr2O7與KCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，所以化學(xué)方程式為：Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl；根據(jù)圖像可知：低溫下K2Cr2O7溶解度遠(yuǎn)小于其它組分，隨溫度的降低，K2Cr2O7溶解度明顯減小。所以向Na2Cr2O7溶液中加入KCl，攪拌溶解，調(diào)節(jié)溶液pH約為5，加熱溶液至表面有少量晶體析出時(shí)，冷卻結(jié)晶，抽濾得到粗產(chǎn)品，再用重結(jié)晶法提純粗產(chǎn)品；（2）①不銹鋼與電源的負(fù)極相連，故為陰極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，電極方程式為2H2O＋2e—＝2OH—＋H2↑；②惰性電極上氫氧根離子失電子生成氧氣，其電極方程式為：2H2O-4e-═4H++O2↑，陽(yáng)極區(qū)酸性增強(qiáng)，使Cr2O72-+ H2O2 CrO42-+ 2H+向生成Cr2O72-方向移動(dòng)，部分K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移動(dòng)到陰極區(qū)，所以陽(yáng)極區(qū)能得到重鉻酸鉀溶液；③設(shè)開始時(shí)K2CrO4的物質(zhì)的量是a mol， 2 K2CrO4 K2Cr2O7

起始量(mol) a 0

轉(zhuǎn)化量(mol) a xx

平衡量(mol) a-axx

陽(yáng)極區(qū)的鉀離子:2×a-ax)+2×x ，鉻:a

由題目已知，可得:K/Cr="(2a-ax)/a=" 2-x

（3）①焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）將還原為毒性較低的Cr3＋，反應(yīng)的離子方程式為3S2O52—+2Cr2O72-+10H+＝6SO42—+4Cr3++5H2O；②調(diào)節(jié)pH約為8，，Ksp[Cr（OH）3]≈6×10－31，即≈6×10－31，=6×10-13，約合3×10-8mg·L－1。