Question

【题目】含有K2Cr2O7的废水具有较强的毒性，工业上常用钡盐沉淀法处理含有K2Cr2O7的废水并回收重铬酸，具体的流程如下：

已知：i. CaCr2O7、BaCr2O7易溶于水，其它几种盐在常温下的溶度积如下表所示。

物质	CaSO4	CaCrO4	BaCrO4	BaSO4
溶度积

ii. Cr2O72－+ H2O2 CrO42－+ 2H+

（1）向滤液1中加入BaCl2·H2O的目的，是使CrO42－从溶液中沉淀出来。

①结合上述流程说明熟石灰的作用是_______________________________。

②结合表中数据，说明选用Ba2+而不选用Ca2+处理废水的理由是________________。

③研究温度对CrO42－沉淀效率的影响。实验结果如下：在相同的时间间隔内，不同温度下CrO42－的沉淀率，

如下图所示。

已知：BaCrO4（s） Ba2+ （aq） + CrO42－（aq）

CrO42－的沉淀效率随温度变化的原因是___________________________________。

（2）向固体2中加入硫酸，回收重铬酸。

① 硫酸浓度对重铬酸的回收率如下图（左）所示。结合化学平衡移动原理，解释使用0.450 mol/L的硫酸时，重铬酸的回收率明显高于使用0.225 mol/L的硫酸的原因是_________________________________。

② 回收重铬酸的原理如下图（右）所示。当硫酸浓度高于0.450 mol/L时，重铬酸的回收率没有明显变化，其原因是_______________________________。

（3）综上所述，沉淀BaCrO4并进一步回收重铬酸的效果与___________有关。

Answer 1

【答案】沉淀SO42－；调节溶液pH，使Cr2O72－转化为CrO42－而沉淀BaCrO4比CaCrO4更难溶，可以使CrO42－沉淀更完全温度升高，沉淀速率加快c（H2SO4）增大，则c（SO42－）增大，与Ba2+生成沉淀，促进BaCrO4Ba2++CrO42－平衡右移，c（CrO42－）增大；同时，c（H+）也增大，共同促进Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+平衡左移，有利于生成更多的H2Cr2O7BaSO4与BaCrO4溶解度接近，c（H2SO4）越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4

外，使其难于接触H2SO4，阻碍重铬酸生成受到溶液pH 、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响（其他答案合理给分）

【解析】

①加入熟石灰有两个作用，首先Ca2+使SO42－沉淀便于分离，同时OH-的加入会与溶液中的H+反应，使上述离子方程式平衡向右移动，Cr2O72－转化为CrO42－，便于与BaCl2·H2O生成沉淀BaCrO4。

②BaCrO4的溶度积比CaCrO4小很多，所以BaCrO4更难溶，加入Ba2+可以使CrO42－沉淀更完全。

③根据热化学方程式可知沉淀溶解是吸热反应，因此生成沉淀的过程是放热的，温度升高会加快生成沉淀的速率，在未达化学平衡态时，相同的时间间隔内产生更多的沉淀，所以沉淀率提高。

（3）①c（H2SO4）增大，则c（SO42－）增大，与Ba2+生成沉淀，促进BaCrO4Ba2++CrO42－平衡右移，c（CrO42－）增大；同时，c（H+）也增大，共同促进Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+平衡左移，有利于生成更多的H2Cr2O7。

②BaSO4与BaCrO4溶解度接近，c（H2SO4）越大，越有利于生成BaSO4，包裹在BaCrO4外，使CrO42－更难接触到H2SO4，阻碍H2Cr2O7生成，所以H2SO4浓度高于0.450mol/L时，H2Cr2O7的回收率没有明显变化。

（3）溶液pH降低有利于生成Cr2O72-，温度改变会影响沉淀回收率，加入H2SO4能回收H2Cr2O7，同时BaCrO4颗粒大小关系到回收量的多少，颗粒越大BaSO4越难完全包裹住BaCrO4，因此沉淀BaCrO4并进一步回收H2Cr2O7的效果受溶液pH、温度、H2SO4浓度、BaCrO4颗粒大小等影响。