Question

【題目】含鉻化合物有毒，對人畜危害很大。因此含鉻廢水必須進行處理才能排放。已知：Cr3+Cr(OH)3CrO2-。

(1)在含+6價鉻的廢水中加入一定量的硫酸和硫酸亞鐵，使+6價鉻還原成+3價鉻；再調節溶液pH在6～8之間，使Fe3+和Cr3+轉化為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去。

①寫出Cr2O72-與FeSO4溶液在酸性條件下反應的離子方程式_______________________。

②用離子方程式表示溶液pH不能超過10的原因__________________________________。

③若處理后的廢水中殘留的c(Fe3+)=2×10－13 mol/L，則殘留的Cr3+的濃度為___________。(已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38 Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)

(2)將含+6價鉻的廢水放入電解槽內，用鐵作陽極，加入適量的氯化鈉進行電解。陽極區生成的Fe2+和Cr2O72一發生反應，生成的Fe3+和Cr3+在陰極區與OH一結合成氫氧化物沉淀而除去。

①寫出陰極的電極反應式__________________________。

②電解法中加入氯化鈉的作用是______________________。

(3)某化學興趣小組以含+6價鉻和+2價錳的工業廢水為試樣，研究鐵屑用量和pH對廢水中鉻、錳去除率的影響。

①取100mL廢水于250 mL三角瓶中，調節pH到規定值，分別加入不同量的廢鐵屑．得到鐵屑用量對鉻和錳去除率的影響如下圖所示。則在pH一定時，廢水中鐵屑用量為____________時，錳、鉻去除率最好。

②取100mL廢水于250 mL三角瓶中，加入規定量鐵粉，調成不同的pH。得到pH對鉻和錳去除率的影響如下圖所示。則在鐵屑用量一定時，廢水pH=__________時錳、鉻去除率最好。

Answer 1

【答案】Cr2O72++6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O Cr(OH)3 +OH-=CrO2-+2H2O 3×10-6 mol/L 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- 增強溶液導電性 15% 4

【解析】

(1)①Cr2O72-與FeSO4溶液在酸性條件下會發生氧化還原反應；

②由題意可知，當pH超過10即c(OH-)≥10-4mol/L時，Cr(OH)3轉變成CrO2-；

(2)①陰極上水中的氫離子放電生成氫氣；

②水是弱電解質，導電性能較差，氯化鈉是強電解質能增強水的導電性；

(3)根據圖可知，當兩種離子的去除率都較大時所對應的pH值和百分量即是待求值。

(1)①Cr2O72-與FeSO4溶液在酸性條件下會發生氧化還原反應，常數Cr3+、Fe3+、H2O，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應的離子方程式Cr2O72++6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

②由題意可知，當pH超過10即c(OH-)≥10-4mol/L時，Cr(OH)3轉變成CrO2-，發生Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O；

(2)①將含+6價鉻的廢水放入電解槽內，用鐵作陽極，加入適量的氯化鈉進行電解，陽極上鐵失電子生成二價鐵離子，陰極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②水是弱電解質，所以蒸餾水的導電能力很小，氯化鈉是強電解質，在水中能完全電離導致溶液陰陽離子濃度增大，所以能增強溶液導電性；

(3)①根據圖1知，當鐵用量逐漸增大時，離子的去除率先增大后減小，當廢水中鐵屑用量為15%時錳、鉻去除率最好；

②根據圖2知，當溶液的pH值逐漸增大時，錳離子的去除率先減小后增大，鉻的去除率先增大后減小，當pH=4時錳、鉻去除率最好。