Question

工業(yè)上處理含Cr₂O₇^2-的酸性工業(yè)廢水用以下方法：
①往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl，攪拌均勻；
②用Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀生成，
③過(guò)濾回收沉淀，廢水達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)．試回答：
（1）寫出Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)變成Cr³⁺的離子反應(yīng)

 

（2）能否將Fe電極改成石墨電極？為什么？

 

（3）電子工業(yè)常用一定濃度的FeCl₃溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板，制成印刷線路板．有關(guān)反應(yīng)為：2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂．現(xiàn)將一塊敷有銅箔的絕緣板浸入8.00×10²mL某FeCl₃溶液A中，一段時(shí)間后，將該線路板取出，向所得的溶液B中加入鐵粉100.0g，充分反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量為96.8g，把固體濾出并從濾液C（忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化）中取出20.00mL，向其中滴入3.00mol?L^-1 AgNO₃溶液60.00mL時(shí)，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀．
計(jì)算：溶液A中FeCl₃的物質(zhì)的量濃度為

 

．溶液B中FeCl₂的物質(zhì)的量濃度為

 

．（要有計(jì)算過(guò)程，注意有效數(shù)字）

Answer 1

考點(diǎn)：離子方程式的書寫,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,電解原理

專題：計(jì)算題

分析：用Fe為電極進(jìn)行電解，陽(yáng)極是活潑電極，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即Fe-2e^-═Fe²⁺，陰極上是陽(yáng)離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即2H⁺+2e^-═H₂↑．
（1）Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為Cr³⁺，據(jù)此書寫方程式；
（2）鐵失去電子得到的陽(yáng)離子是亞鐵離子，該離子具有還原性，能和重鉻酸根之間發(fā)生反應(yīng)，改用石墨不能生成還原性離子；
（3）依據(jù)反應(yīng)過(guò)程分析，最后溶液中加入硝酸銀溶液生成氯化銀沉淀，氯元素守恒可以直接計(jì)算原溶液A中氯化鐵的濃度，氯化鐵溶解銅生成氯化亞鐵和氯化銅，加入鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，引起質(zhì)量變化的原因是反應(yīng)①固體質(zhì)量減小，反應(yīng)②固體質(zhì)量增加，結(jié)合質(zhì)量變化和化學(xué)方程式列式計(jì)算．

解答： 解：（1）Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)變成Cr³⁺的離子反應(yīng)是被陽(yáng)極生成的亞鐵離子在酸性溶液中還原，Cr₂O₇^2-具有強(qiáng)氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為Cr³⁺，反應(yīng)的離子方程式為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
（2）因?yàn)镕e電極在電解過(guò)程中產(chǎn)生還原性的Fe²⁺，將溶液中Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺而除去，若用石墨電極來(lái)代替Fe電極，在陽(yáng)極上失去電子的是氯離子，不能生成還原性離子，不能和重鉻酸根之間發(fā)生反應(yīng)，
故答案為：不能，因?yàn)镕e電極在電解過(guò)程中產(chǎn)生還原性的Fe²⁺，將溶液中Cr₂O₇^2-還原為Cr³⁺而除去，若改用石墨電極，不能產(chǎn)生還原性微粒；
（3）從濾液C（忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化）中取出20.00mL，向其中滴入3.00mol?L^-1 AgNO₃溶液60.00mL時(shí)，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀，依據(jù)氯元素守恒20ml溶液中氯離子物質(zhì)的量n（Cl^-）=n（Ag⁺）=3.00mol/L×0.060L=0.18mol，所以原溶液800ml中含有氯離子物質(zhì)的量為0.18mol×

800

20

=7.2mol，n（FeCl₃）=

1

3

n（Cl^-）=2.4mol
溶液A中FeCl₃的物質(zhì)的量濃度=

2.4mol

0.8L

=3mol/L，加入鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，引起質(zhì)量變化的原因是反應(yīng)①固體質(zhì)量減小，反應(yīng)②固體質(zhì)量增加，設(shè)B溶液中亞鐵離子物質(zhì)的量為x，則溶解的銅物質(zhì)的量為0.5x，
①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，固體質(zhì)量減少
      2                 56g
2.4mol-x              28（2.4-x）g
②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，固體質(zhì)量增加
     1                （ 64-56）g
 0.5x                   0.5x（64-56）
則 28（2.4-x）g-0.5x（64-56）=100g-96.8g=3.2g
x=2mol
溶液B中c（FeCl₂）=

2mol

0.8L

=2.5mol/L；
故答案為：3.00mol?L^-1； 2.50 mol?L^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生電解池的工作原理以及氧化還原反應(yīng)型離子方程式的書寫方法等知識(shí)，氧化還原反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用是本題難點(diǎn)，題目難度中等．