某廠廢水中含量金屬Cr3+（含有少量Fe3+、Cu2+）。某研究性學(xué)習(xí)小組為了變廢為寶，將廢水處理得到重鉻酸鉀。某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示：

已知：①沉淀完全，而在pH≥3.2時(shí)

Fe（OH）3沉淀完全。

②CrO2—4在酸性環(huán)境中發(fā)生：

回答下列問(wèn)題：

（1）濾渣的成分是         。（寫(xiě)化學(xué)式）

（2）寫(xiě)出第③步反應(yīng)的離子方程式            。

（3）分離出含[Cr（OH）4]—的溶液需要的玻璃儀器有              。

（4）目前一種采用以鉻酸鉀為原料，電化學(xué)法制備重要鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下：

電解一段時(shí)間后，測(cè)定陽(yáng)極液中K元素和Cr元素的含量，若K元素與Cr元素的物質(zhì)的量之比為d，則此時(shí)的鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為          。

 

【答案】

（1）Cr(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2(3分)

（2）2[Cr(OH)4]-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+8H2O(2分)

（3）漏斗、燒杯、玻璃棒(3分)

（4）2-d(2分)

【解析】

試題分析：（1）由題干所給信息可知在pH=8.0～9.5時(shí)，Cr3+、Fe3+、Cu2+均轉(zhuǎn)化為相應(yīng)氫氧化物沉淀，因此利用流程可知濾渣的成分為Cr(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2。（2）在第③步中+3價(jià)Cr被氧化為+6價(jià)Cr，因此H2O2被還原，結(jié)合溶液為堿性和電荷守恒等可寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式。（3）調(diào)節(jié)pH=13時(shí)，Cr(OH)3溶解，而Fe(OH)3、Cu(OH)2仍為固體，因此可通過(guò)過(guò)濾操作分離出[Cr(OH)4]-，過(guò)濾操作所需玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗。（4）由電解圖示知電解時(shí)，陽(yáng)極室發(fā)生反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，導(dǎo)致溶液中c(H+)增大，促使2CrO42- +2H+Cr2O72-+H2O向右進(jìn)行，同時(shí)K+移向陰極，因此可推知陽(yáng)極室中CrO42-轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量等于電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量，等于移向陰極K+的物質(zhì)的量；而由原子守恒知電解前陽(yáng)極液中n(K)／n(Cr)=2，電解后陽(yáng)極液中n(K)／n(Cr)=d，故電解后陽(yáng)極室中減少的n(K+)=n(Cr)轉(zhuǎn)化=(2-d)×nCr，因此鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率等于(2-d)×n(Cr)÷n(Cr)=2-d。

考點(diǎn)：考查電化學(xué)與物質(zhì)的分離提純，考查考生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、�?jì)算能力。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（2010?江蘇二模）隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的廢水對(duì)水體的污染也日趨嚴(yán)重．通過(guò)控制溶液的pH對(duì)工業(yè)廢水中的金屬離子進(jìn)行分離是實(shí)際工作中經(jīng)常使用的方法．下表是常溫下金屬氫氧化物的Ksp（沉淀溶解平衡常數(shù)）和金屬離子在某濃度下開(kāi)始沉淀所需的pH（表中濃度為相應(yīng)pH時(shí)溶液中有關(guān)金屬離子產(chǎn)生沉淀的最小濃度；當(dāng)溶液中金屬離子濃度小于10-5 mol?L-1時(shí)通常認(rèn)為該離子沉淀完全）．
金屬離子 Ksp pH（10-1 mol?L-1） pH（10-5 mol?L-1）
Fe3+ 4.0×10-38 2.7 3.7
Cr3+ 6.0×10-31 4.3 5.6
Cu2+ 2.2×10-20 4.7 6.7
Ca2+ 4.0×10-5 12.3 14.3
（1）某廠排出的廢水中含有Cu2+和Fe3+，測(cè)得其濃度均小于0.1mol?L-1．為除去其中的Fe3+，回收銅，需控制的pH范圍是
3.7≤pH＜4.7
3.7≤pH＜4.7
．
（2）為了處理含有Cr2O72-酸性溶液的工業(yè)廢水，采用如下方法：向廢水中加入適量NaCl，以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沉淀生成排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)．
①Cr2O72-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r3+的離子方程式為
Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
．
②pH對(duì)廢水中Cr2O72-去除率的影響如右圖．你認(rèn)為電解過(guò)程中溶液的pH取值在
5～6
5～6
范圍內(nèi)對(duì)降低廢水中的鉻含量最有利，請(qǐng)說(shuō)明理由：
pH越小，Cr2O72-的去除率越大，但難形成Cr（OH）3沉淀從廢水中分離；pH越大，Cr2O72-的去除率越小
pH越小，Cr2O72-的去除率越大，但難形成Cr（OH）3沉淀從廢水中分離；pH越大，Cr2O72-的去除率越小
．
[注：去除率（%）=[（c0-c）/co]×100%，式中：co-理前廢水中Cr2O72-的濃度，c-處理后廢水中Cr2O72-的濃度]
（3）沉淀轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中也有重要應(yīng)用．例如，用Na2CO3溶液可以將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為較疏松而易清除的CaCO3，該沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)K=
3.25×103
3.25×103
（寫(xiě)數(shù)值）．[已知Ksp（CaSO4）=9.1x10-6，Ksp（CaCO3）=2.8×10-9]．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2013屆江蘇省南京學(xué)大教育專(zhuān)修學(xué)校高三9月月測(cè)化學(xué)試卷（帶解析） 題型：填空題

（10分）隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的廢水對(duì)水體的污染也日趨嚴(yán)重。通過(guò)控制溶液的pH對(duì)工業(yè)廢水中的金屬離子進(jìn)行分離是實(shí)際工作中經(jīng)常使用的方法。下表是常溫下金屬氫氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常數(shù))和金屬離子在某濃度下開(kāi)始沉淀所需的pH(表中濃度為相應(yīng)pH時(shí)溶液中有關(guān)金屬離子產(chǎn)生沉淀的最小濃度；當(dāng)溶液中金屬離子濃度小于10-5 mol?L-1時(shí)通常認(rèn)為該離子沉淀完全)。

金屬離子
Ksp
pH(10-1 mol?L-1) 
 pH(10-5 mol?L-1)
 Fe3+
 4.0×10-38
 2.7
 3.7
Cr3+  
6.0×10-31
4.3
5.6
Cu2+
2.2×10-20
 4.7
6.7
Ca2+
 4.0×10-5
 12.3 
 14.3
(1)某廠排出的廢水中含有Cu2+和Fe3+，測(cè)得其濃度均小于0.1 mol?L-1。為除去其中的Fe3+，回收銅，需控制的pH范圍是_______________________________。
(2)為了處理含有Cr2O72-酸性溶液的工業(yè)廢水，采用如下方法：向廢水中加人適量NaCl，以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沉淀生成排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)。
①Cr2O72-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r3+的離子方程式為_(kāi)_____________________。
②pH對(duì)廢水中Cr2O72-去除率的影響如圖。你認(rèn)為電解過(guò)程中溶液的pH取值在______范圍內(nèi)對(duì)降低廢水中的鉻含量最有利，請(qǐng)說(shuō)明理由：_________________________________。
[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—處理前廢水中Cr2O72-濃度，c—處理后廢水中Cr2O72-的濃度]

(3)沉淀轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中也有重要應(yīng)用。例如，用Na2CO3溶液可以將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為較疏松而易清除的CaCO3，該沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)K＝_________(寫(xiě)數(shù)值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2012-2013學(xué)年江蘇省高三9月月測(cè)化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

（10分）隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的廢水對(duì)水體的污染也日趨嚴(yán)重。通過(guò)控制溶液的pH對(duì)工業(yè)廢水中的金屬離子進(jìn)行分離是實(shí)際工作中經(jīng)常使用的方法。下表是常溫下金屬氫氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常數(shù))和金屬離子在某濃度下開(kāi)始沉淀所需的pH(表中濃度為相應(yīng)pH時(shí)溶液中有關(guān)金屬離子產(chǎn)生沉淀的最小濃度；當(dāng)溶液中金屬離子濃度小于10-5 mol•L-1時(shí)通常認(rèn)為該離子沉淀完全)。

金屬離子

Ksp

pH(10-1 mol•L-1) 

 pH(10-5 mol•L-1)

 Fe3+

 4.0×10-38

 2.7

 3.7

Cr3+  

6.0×10-31

4.3

5.6

Cu2+

2.2×10-20

 4.7

6.7

Ca2+

 4.0×10-5

 12.3 

 14.3

(1)某廠排出的廢水中含有Cu2+和Fe3+，測(cè)得其濃度均小于0.1 mol•L-1。為除去其中的Fe3+，回收銅，需控制的pH范圍是_______________________________。

(2)為了處理含有Cr2O72-酸性溶液的工業(yè)廢水，采用如下方法：向廢水中加人適量NaCl，以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沉淀生成排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)。

①Cr2O72-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r3+的離子方程式為_(kāi)_____________________。

②pH對(duì)廢水中Cr2O72-去除率的影響如圖。你認(rèn)為電解過(guò)程中溶液的pH取值在______范圍內(nèi)對(duì)降低廢水中的鉻含量最有利，請(qǐng)說(shuō)明理由：_________________________________。

[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—處理前廢水中Cr2O72-濃度，c—處理后廢水中Cr2O72-的濃度]

(3)沉淀轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中也有重要應(yīng)用。例如，用Na2CO3溶液可以將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為較疏松而易清除的CaCO3，該沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)K＝_________(寫(xiě)數(shù)值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

(10分)

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的廢水對(duì)水體的污染也日趨嚴(yán)重。通過(guò)控制溶液的pH對(duì)工業(yè)廢水中的金屬離子進(jìn)行分離是實(shí)際工作中經(jīng)常使用的方法。下表是常溫下金屬氫氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常數(shù))和金屬離子在某濃度下開(kāi)始沉淀所需的pH(表中濃度為相應(yīng)pH時(shí)溶液中有關(guān)金屬離子產(chǎn)生沉淀的最小濃度；當(dāng)溶液中金屬離子濃度小于10-5 mol·L-1時(shí)通常認(rèn)為該離子沉淀完全)。

金屬離子

Ksp

pH(10-1 mol·L-1)

pH(10-5 mol·L-1)

Fe3+

4.0×10-38

2.7

3.7

Cr3+

6.0×10-31

4.3

5.6

Cu2+

2.2×10-20

4.7

6.7

Ca2+

4.0×10-5

12.3

14.3

(1)某廠排出的廢水中含有Cu2+和Fe3+，測(cè)得其濃度均小于0.1 mol·L-1。為除去其中的Fe3+，回收銅，需控制的pH范圍是_______________________________。

(2)為了處理含有Cr2O72-酸性溶液的工業(yè)廢水，采用如下方法：向廢水中加人適量NaCl，以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沉淀生成排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)。

 ①Cr2O72-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r3+的離子方程式為_(kāi)_____________________。

 ②pH對(duì)廢水中Cr2O72-去除率的影響如右圖。你認(rèn)為電解過(guò)程中溶液的pH取值在______范圍內(nèi)對(duì)降低廢水中的鉻含量最有利，請(qǐng)說(shuō)明理由：____________________________________________。

[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—理前廢水中Cr2O72-的濃度，c—處理后廢水中Cr2O72-的濃度]

(3)沉淀轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中也有重要應(yīng)用。例如，用Na2CO3溶液可以將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為較疏松而易清除的CaCO3，該沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)K＝_________(寫(xiě)數(shù)值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的廢水對(duì)水體的污染也日趨嚴(yán)重。通過(guò)控制溶液的pH對(duì)工業(yè)廢水中的金屬離子進(jìn)行分離是實(shí)際工作中經(jīng)常使用的方法。下表是常溫下金屬氫氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常數(shù))和金屬離子在某濃度下開(kāi)始沉淀所需的pH(表中濃度為相應(yīng)pH時(shí)溶液中有關(guān)金屬離子產(chǎn)生沉淀的最小濃度；當(dāng)溶液中金屬離子濃度小于10-5mol·L-1時(shí)通常認(rèn)為該離子沉淀完全)。

金屬離子

Ksp

pH(10-1 mol·L-1)

pH(10-5 mol·L-1)

Fe3+

4.0×10-38

2.7

3.7

Cr3+

6.0×10-31

4.3

5.6

Cu2+

2.2×10-20

4.7

6.7

Ca2+

4.0×10-5

12.3

14.3

(1)某廠排出的廢水中含有Cu2+和Fe3+，測(cè)得其濃度均小于0.1 mol·L-1。為除去其中的Fe3+，回收銅，需控制的pH范圍是_______________________________。

(2)為了處理含有Cr2O72-酸性溶液的工業(yè)廢水，采用如下方法：向廢水中加人適量NaCl，以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沉淀生成排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)。

 ①Cr2O72-轉(zhuǎn)變?yōu)镃r3+的離子方程式為_(kāi)_____________________。

 ②pH對(duì)廢水中Cr2O72-去除率的影響如右圖。你認(rèn)為電解過(guò)程中溶液的pH取值在______范圍內(nèi)對(duì)降低廢水中的鉻含量最有利，請(qǐng)說(shuō)明理由：____________________________________________。

[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—理前廢水中Cr2O72-的濃度，c—處理后廢水中Cr2O72-的濃度]

(3)沉淀轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中也有重要應(yīng)用。例如，用Na2CO3溶液可以將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為較疏松而易清除的CaCO3，該沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)K＝_________(寫(xiě)數(shù)值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]

 

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