Question

【題目】重鉻酸鉀常用作有機合成的氧化劑和催化劑等。由含鉻廢液（主要含等）制備的流程如圖所示。

已知：Ⅰ在酸性條件下，能將還原為

Ⅱ. 的氧化性強于

Ⅲ. 相關金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
	4.9	6.8
	1.5	2.8

回答下列問題：

（1）向含鉻廢水中加入調節(jié)，目的是__________。

（2）寫出“氧化”步驟中反應的例子方程式_________。

（3）“加熱”操作的目的是________。

（4）“酸化”過程中發(fā)生反應已知，“酸化”后溶液中則溶液中=________。

（5）“結晶”后得到產品0.3000g，將其溶解后用稀酸化，再由濃度為標準溶液滴定，滴定終點消耗標準溶液的體積為600mL，則產品的純度為________。

（6）在存在下，可利用微生物電化學技術實現(xiàn)含苯酚廢水的有效處理，其工作原理如圖所示。

①負極的電極反應式為_________；

②處理過程中，需嚴格控制正極附近的pH，理由是_________

Answer 1

【答案】保證Cr3+沉淀完全 2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O 分解除去過量的H2O2，防止酸化過程中H2O2將Cr2O72還原 2.0×107mol/L 98% C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+ 若pH過小，無法形成Cr(OH)3沉淀，若pH過大，Cr2O72會轉化為CrO42，氧化性減弱，處理效果不好

【解析】

含鉻廢液(主要含Cr3+、Fe3+、K+、SO42-等)制備K2Cr2O7的流程：廢液與足量KOH調節(jié)pH值為7~8，反應生成沉淀Cr(OH)3、Fe(OH)3，過濾得到濾渣①Cr(OH)3、Fe(OH)3混合物，除去K+、SO42-等離子，堿性條件下在濾渣中加入過氧化氫氧化Cr(OH)3生成K2CrO4，過濾除去Fe(OH)3，得到K2CrO4濾液②，加熱除去過量過氧化氫，防止后續(xù)加酸時H2O2能將Cr2O72-還原為Cr3+，加酸調pH=1，使K2CrO4溶液轉化為K2Cr2O7溶液，蒸發(fā)結晶得到K2Cr2O7晶體，以此解答。

(1)結合金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍，向含鉻廢水中加入KOH調節(jié)pH值為7~8，目的是保證Cr3+沉淀完全；

(2)結合分析，“氧化”步驟中，堿性條件下，過氧化氫氧化Cr(OH)3生成K2CrO4溶液，結合電子守恒、原子守恒有化學方程式為：2Cr(OH)3+3H2O2+4KOH=2K2CrO4+8H2O；

(3)因為在酸性條件下，H2O2能將Cr2O72還原為Cr3+，為防止后續(xù)“酸化”步驟中H2O2將Cr2O72還原為Cr3+而混入雜質，所以酸化之前必須除去H2O2，并且H2O2對熱不穩(wěn)定、易分解，通過加熱可除去；

(4)“酸化“過程中發(fā)生的反應為2CrO42+2H+Cr2O72+H2O(K=4.0×1014L3mol3)，酸化”過程中pH=1，即c(H+)=0.1mol/L，c(Cr2O72)=0.16molL1，K==4×1014，解得c(CrO42)=2.0×107molL1；

(5)結合氧化還原反應電子得失守恒規(guī)律，反應關系為：K2CrO4~6(NH4)2Fe(SO4)2，n(K2CrO4)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=×0.01mol/L×0.6L=0.001mol，則產品的純度為×100%=98%；

(6)①由圖可知，負極發(fā)生氧化反應，C6H5OH失去電子生成CO2，根據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒，負極的電極反應式為C6H5OH+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+；

②正極附近若pH過小，無法形成Cr(OH)3沉淀，若pH過大，Cr2O72會轉化為CrO42，氧化性減弱，處理效果不好。