Question

工業廢水中常含有一定量的Cr₂O和CrO，它們會對人類及生態系統產生很大損害，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(黃色)＋2H^＋Cr₂O(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________。
a．Cr₂O和CrO 的濃度相同
b．2v(Cr₂O)＝v(CrO)
c．溶液的顏色不變
(3)第②步中，還原 1 mol Cr₂O 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) Cr^3＋(aq)＋3OH^－(aq)
常溫下，Cr(OH)₃的溶度積K_sp＝c(Cr^3＋)·c³(OH^－)＝10^－32，要使 c(Cr^3＋)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Cr₂O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______________________________________
(6)在陰極附近溶液 pH 升高的原因是(用電極反應解釋)________________，溶液中同時生成的沉淀還有________。

Answer 1

(1)橙　(2)c　(3)6　(4)5
(5)陽極反應為 Fe－2e^－=Fe^2＋，提供還原劑Fe^2＋
(6)2H^＋＋2e^－=H₂↑　Fe(OH)₃

本題主要結合工業廢水的處理考查溶液中的平衡問題、氧化還原反應和電解原理的應用等知識，意在考查考生綜合運用化學理論知識解決實際問題的能力。
(1)pH ＝ 2 時，反應正向進行的速率較大，溶液呈橙色。
(2)達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，混合物中各組分濃度保持不變，但不一定相等，溶液的顏色不再發生改變，即只有 c 正確。
(3)根據反應前后 Cr 和 Fe 元素的化合價變化，可確定還原 1 mol Cr₂O需 6 mol FeSO₄·7H₂O。
(4)當 c(Cr^3＋)＝ 10^－5 mol/L時，根據 K_sp的表達式可求出 c(OH^－)＝ 10^－9 mol/L，則此時溶液 pH ＝ 5。
(5)用鐵做陽極，反應中生成Fe^2＋，提供還原劑。
(6)陰極 H^＋得電子生成 H₂，隨著電解的進行，溶液的 pH逐漸增大，溶液中還會生成 Fe(OH)₃沉淀。