Question

水是生命之源，廣西重金屬鎘污染事件是2012年1月15日發現的．水污染事件再次提醒人們保護水資源的必要性和緊迫性．工業廢水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它們會對人類及生態系統產生很大危害，必須進行處理．常用的處理方法有兩種．
方法1：還原沉淀法．
該法的工藝流程為：

其中第①步存在平衡：
2CrO

2- 4

（黃色）+2H⁺?Cr₂O

2- 7

（橙色）+H₂O
（1）若平衡體系的 pH=2，該溶液顯

 

色．
（2）能說明第①步反應達平衡狀態的是

 

．（填序號）
A．Cr₂O

2- 7

和CrO

2- 4

的濃度相同
B．2v（Cr₂O

2- 7

）=v（CrO

2- 4

）
C．溶液的顏色不變
（3）第②步中，還原 1mol Cr₂O₇^2-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K_sp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32，要使 c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應調至

 

．
方法2：電解法．
該法用 Fe 做電極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解的進行，在陰極附近溶液pH升高，產生 Cr（OH）₃ 沉淀．
（5）用Fe做電極的原因為

 

（用電極反應式解釋）．
（6）在陰極附近溶液 pH 升高，溶液中同時生成的沉淀還有

 

．（用化學式表示）
（7）溶液中發生的總反應為（用離子方程式表示）

 

．

Answer 1

分析：（1）pH=2，溶液呈酸性，有利于平衡向正反應分析移動；
（2）得到平衡時，各物質的濃度不變；
（3）根據氧化還原反應中得失電子守恒來計算；
（4）根據溶度積常數以及水的離子積常數來進行計算；
（5）陽極是活性電極時，陽極本身失電子，生成陽離子；
（6）溶液PH升高的原因是溶液中氫離子濃度減少，即氫離子在陰極得電子，PH升高，生成沉淀為 Cr（OH）₃和Fe（OH）₃；
（7）根據反應物和生成物書寫離子方程式．

解答：解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案為：橙；
（2）平衡時各物質的濃度不再改變，即溶液的顏色不再改變，故答案為：C；
（3）根據電子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄?7H₂O）×1，n（FeSO₄?7H₂O）=

1mol×6

1

=6mol，故答案為：6；
（4）當c（Cr³⁺）=10^-5mol/L時，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH應調至5，故答案為：5；
（5）在電解法除鉻中，鐵作陽極，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供還原劑Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
（6）在陰極附近溶液pH升高的原因是水電離產生的H⁺放電生成H₂的同時，大量產生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也將轉化為Fe（OH）₃沉淀，故答案為：Fe（OH）₃；
（7）反應物為Cr₂O₇^2-和Fe²⁺，生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃，反應的離子方程式為6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+10OH^-+7H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+10OH^-+7H₂O=6Fe（OH）₃↓+2Cr（OH）₃↓．

點評：本題考查了重鉻酸鈉的制取原理及除雜方法，涉及了電極知識的應用，側重考查了學生的分析、理解等綜合能力，注意合理分析題中信息，難度中等．