Question

【題目】Cr、S等元素的化合物常會造成一些環境問題，科研工作者正在研究用各種化學方法來消除這些物質對環境的影響。

（1）還原沉淀法是處理含鉻（Cr2O72和CrO42）工業廢水的常用方法，過程如下：

①已知：常溫下，初始濃度為1.0 mol·L1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)隨c(H+)的變化如圖所示。則上述流程中CrO42-轉化為Cr2O72-的離子方程式為______________________。

②還原過程中氧化劑與還原劑的物質的量之比為__________。

③Cr3+與Al3+的化學性質相似，對CrCl3溶液蒸干并灼燒，最終得到的固體的化學式為____________。

④常溫下，Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，欲使處理后廢水中的c(Cr3+)降至1.0×10-5mol·L1（即沉淀完全），應調節至溶液的pH=_____。

（2）“亞硫酸鹽法”吸收煙中的SO2

①將煙氣通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，當Na2SO3恰好完全反應時，溶液pH約為3，此時，溶液中各種離子濃度由大到小的順序為_________（用離子濃度符號和“＞”號表示）。

②室溫下，將煙道氣通入(NH4)2SO3溶液中，測得溶液pH與含硫組分物質的量分數的變化關系如圖所示。

已知部分弱電解質的電離常數（25℃）如下：

電解質	電離常數
H2SO3	Ka1=1.54×10-2 Ka2=1.02×10-7
NH3·H2O	Kb=1.74×10-5

（i）(NH4)2SO3溶液呈____（填“酸”、“堿”或“中”）性，其原因是_________________。

（ii）圖中b點時溶液pH=7，則n(NH4+):n(HSO3- )=_________。

Answer 1

【答案】CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O 1:6 Cr2O3 5 c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-) 堿 H2SO3的第二電離常數Ka2=1.02×10-7小于NH3·H2O的電離常數Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈堿性 3:1

【解析】

(1) ① 從圖中可以看出，c(Cr2O72) 隨c(H+)的增大而不斷增大，當c(H+)=6.0×10-7mol/L時，c(Cr2O72)=0.4mol/L，此時反應達平衡狀態，所以此反應為可逆反應。由此可得CrO42-轉化為Cr2O72-的離子方程式為CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O 答案為CrO42-＋2H+Cr2O72-＋H2O

② 依據電子守恒，氧化劑Cr2O72與還原劑Fe2+的關系為：Cr2O72——6Fe2+

從而得出還原過程中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1:6。答案為1:6；

③ Cr3+與Al3+的化學性質相似，說明Cr3+在水溶液中易發生水解反應，最終生成Al(OH)3，灼燒時再分解為鉻的氧化物。所以對CrCl3溶液蒸干并灼燒，最終得到的固體的化學式為Cr2O3。答案為Cr2O3

④ Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32

，pH=5。答案為5；

(2) ① 將煙氣通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，當Na2SO3恰好完全反應時，全部生成NaHSO3，此時溶液pH約為3，則表明HSO3-以電離為主。

發生的電離、水解反應方程式為：HSO3-H++SO32-、 HSO3-+H2OH2SO3+OH-、H2OH++OH- 且前面反應進行的程度大于后面反應， 從而得出溶液中各種離子濃度由大到小的順序為c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)。

答案為c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)

②（i）在(NH4)2SO3溶液中，NH4+、SO32-都將發生水解，從表中數據Ka2=1.02×10-7、

Kb=1.74×10-5可以看出，HSO3-的電離常數小，SO32-的水解常數大，所以溶液呈堿性。

答案為堿；

溶液呈堿性的原因是：溶液H2SO3的第二電離常數Ka2=1.02×10-7小于NH3·H2O的電離常數Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈堿性。

答案為：H2SO3的第二電離常數Ka2=1.02×10-7小于NH3·H2O的電離常數Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈堿性。

（ii）圖中b點時溶液pH=7，此時c(HSO3-)=c(SO32-)，則c(NH4HSO3)=c[(NH4)2SO3]，從而得出n(NH4+) ：n(HSO3- )= 3：1 答案為3：1。