Question

【题目】工业含铬废水的处理原理是将Cr2O72－转化为Cr3+，再将Cr3+转化为Cr（OH）3沉淀。利用硫酸工业废气中的SO2处理含铬废水，既充分利用资源、以废治废，还能节约生产成本。

（1）工业上处理100 L Cr2O72－含量为108 mg·L－1的含铬废水，至少需要 L（标准状况）SO2。

（2）已知：Ksp[Cr（OH）3]＝1×10－30。室温下，除去被SO2还原所得溶液中的Cr3＋（使其浓度小于1×10－6 mol·L－1），需调节溶液pH 。

（3）三价铬Cr（Ⅲ）与双氧水反应可用于合成铬黄（PbCrO4）。控制其他条件不变，调节反应温度，考察反应温度对Cr（Ⅲ）转化率的影响（如图所示）。温度超过70℃时，Cr（Ⅲ）转化率下降的原因是 。

（4）光照下，草酸（H2C2O4）也能将Cr2O72－转化为Cr3+。化学式为Al2Fe（SO4）4的某发盐（毛发状，在空气中能被氧化）对该反应具有催化作用。为确定一瓶久置发盐的化学成分，学习小组进行如下实验：

取一定质量的发盐样品溶于足量的稀硫酸中，将溶液分为两等份。其中一份与酸性KMnO4溶液充分反应（反应后MnO4－被还原成Mn2+），消耗浓度为0．4000mol·L－1的KMnO4溶液20．00mL；往另一份溶液中加入足量稀氨水，在空气中微热并搅拌使之充分反应，待沉淀不再变化后过滤，将沉淀洗涤并充分灼烧后称量，得9．100g干燥固体粉末。

通过计算与合理猜想，推测该久置发盐的可能化学组成（请给出计算过程与推测理由）。

Answer 1

【答案】（1）3．36； （2）＞6； （3）较高温度下双氧水发生分解；（4）Al10Fe5（OH）（SO4）20[或Al20Fe10（CO3）（SO4）40]。

【解析】

试题分析：（1）根据氧化还原反应得失电子数目守恒，即100×108×10－3×2×（6－3）/216=V（SO2）×2/22．4，解得V（SO2）=3．36L；（2）Ksp[Cr（OH）3]=c（Cr3＋）×c3（OH－），代入数值，求出c（OH－）=10－8mol·L－1，根据水的离子积，c（H＋）=Kw/c（OH－）=10－14/10－8mol·L－1=10－6mol·L－1，即pH>6；（3）过氧化氢不稳定，受热易分解，转化率降低，可能是过氧化氢在较高温度下发生分解；（4）n（KMnO4）＝0．4000 mol·L－1×20 mL×10－3L·mL－1＝8．000×10－3 mol

n（Fe2+）＝5×8．000×10－3 mol＝0．0400 mol

根据发盐的化学式可知在久置的发盐中：n（Al3+）＝2×[0．0400mol+n（Fe3+）]

加入氨水后生成的干燥固体粉末中：n（Al2O3）=0．0400mol+n（Fe3+）

n（Fe2O3）= 1×[0．0400mol+n（Fe3+）]/2

102 g·mol－1×[0．0400mol+n（Fe3+）]+160 g·mol－1×1×[0．0400mol+n（Fe3+）]/2=9．100g

n（Fe3+）=0．0100mol

n（Al3+）＝2×[0．0400mol+n（Fe3+）]＝0．1000mol

n（SO42－）＝2n（Al3+）＝0．2000mol

久置发盐中的阳离子所带电荷总数：3n（Al3+）+2n（Fe2+）+3n（Fe3+）=0．4100mol

而已知的阴离子所带电荷总数：2n（SO42－）＝0．4000mol＜0．4100mol

由于发盐在空气中被氧化，故其中还可能存在0．0100molOH-（或0．0050molCO32－）。

该久置发盐的可能组成为Al10Fe5（OH）（SO4）20[或Al20Fe10（CO3）（SO4）40]。