Question

【題目】工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大危害，必須進行處理。常用的處理方法有以下兩種：

方法1：還原沉淀法

該法的工藝流程為：

CrO42- Cr2O72-Cr3+Cr(OH)3

其中第①步存在平衡2CrO42-（黃色）+2H+Cr2O32-（橙色）+H2O

(1)若平衡體系的pH=2，該溶液顯______色。

(2)能說明第①步反應(yīng)達平衡狀態(tài)的是_____（填序號）

A．Cr2O72-和CrO42-的濃度相同

B．2v（Cr2O72-）=v（CrO42-）

C．溶液的顏色不變

(3)第②步中，還原1mol Cr2O72-離子，需要______mol的FeSO4·7H2O。

(4)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=c(Cr3+)·c3(OH)=1032，要使c(Cr3+)降至105mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至______。

方法2：電解法

該法用Fe做電極電解含Cr2O72-的酸性廢水，隨著電解的進行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。

(5)用Fe做電極的原因為______（用電極反應(yīng)式解釋）。

(6)在陰極附近溶液pH升高，溶液中同時生成的沉淀還有______。

Answer 1

【答案】橙 C 6 5 陽極反應(yīng)為Fe2e=Fe2+，提供還原劑Fe2+ Fe(OH)3

【解析】

(1)溶液顯酸性，c(H+)較大，上述平衡右移，該溶液顯橙色；

(2)A．反應(yīng)過程中可能出現(xiàn)Cr2O72-和CrO42-的濃度相同，但反應(yīng)不一定達到平衡狀態(tài)，A錯誤；

B．2v（Cr2O72-）=v（CrO42-），沒有標出正逆反應(yīng)速率，無法判定反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，B錯誤；

C．平衡時各物質(zhì)的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變，可以判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C正確；綜上所述選C；

(3)根據(jù)電子得失守恒可以知道，還原1mol Cr2O72-離子得到Cr3+，得到電子：2×（6-3）=6mol，Fe2+被氧化為Fe3+，需要FeSO4·7H2O的物質(zhì)的量為=6mol；

(4)當(dāng)c(Cr3+)=105mol/L時，溶液的c(OH)= mol/L =109mol/L，c(H+)= mol/L =105mol/L，pH=5，即要使c(Cr3+)降至105mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至5；

(5)用Fe做陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子：Fe2e=Fe2+，產(chǎn)生的亞鐵離子做還原劑將Cr2O72-還原成Cr3+；

(6)溶液中氫離子在陰極得電子被還原為氫氣，陰極極反應(yīng)為：2H++2e=H2↑，溶液酸性減弱，溶液pH升高，亞鐵離子被氧化為鐵離子，酸性減弱，鐵離子產(chǎn)生沉淀Fe(OH)3。