Question

【题目】利用化学原理对工厂排放的废水等进行有效检测与合理处理。某工厂处理含+6价铬的污 水工艺的流程如下：

（1）请写出N2H4的电子式____________________。

（2）下列溶液中，可以代替上述流程中N2H4的是______________（填选项序号）。

A. FeSO4溶液 B.浓硝酸 C.酸性KMnO4溶液 D. Na2SO3溶液

（3）已知加入N2H4的流程中，N2H4转化为无污染的物质，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________________。

（4）Cr(OH)3的化学性质与A1(OH)3相似。在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，原因可用离子方程式表示为_______________________________。

（5）实际工业生产中，有时还可采用阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Mn++nNaR=nNa++MRn，其中NaR为阳离子交换树脂，Mn+为要测定的离子（此时氢离子不参与交换)。常温下，将pH=5的废水经过阳离子交换树脂后，测得溶液中Na+比交换前增加了0.046 g·L-1，则该条件下Cr(OH)3的Ksp的值为___________________________。

（6）在实际的含铬废水处理中，还可采用直接沉淀的方法，处理成本较低。

①己知含铬废水中存在着平衡，Cr2O72-和CrO42-在溶液中可相互转化，请用离子方程式表示它们之间的转化反应____________________________。

②在实际工业生产中，加入沉淀剂BaCl2溶液之前还要加入一定量的NaOH，这样有利于沉淀的生成，则生成沉淀的化学式为__________________________________。

Answer 1

【答案】 AD 2:3 Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]- 或Cr(OH)3+OH-=Cr- +2H2O 6.7×10-31 Cr2O72-+OH-=2CrO42-+2H+ BaCrO4

【解析】含Cr2O72-离子的废水加入N2H4溶液调节溶液pH=2-3，重铬酸根离子被还原为Cr3+离子，再加入氢氧化钠溶液控制溶液pH生成Cr(OH)3。

(1)N2H4的电子式为，故答案为：；

(2)可以代替上述流程中N2H4溶液，需要具有还原性，能还原重铬酸根离子。A．FeSO4溶液中亚铁离子具有还原性，可以还原Cr2O72-离子，故A符合； B．浓HNO3溶液具有强氧化性，不能表现还原性，不能还原Cr2O72-，故B不符合；C．酸性KMnO4 是强氧化剂不能还原Cr2O72-，故C不符合；D．Na2SO3溶液中亚硫酸根离子具有还原性，可以还原Cr2O72-，故D符合；故答案为：AD；

(3)加入N2H4的流程中，N2H4转化为无污染的物质，即生成氮气和水，反应中N元素由-2价变成0价，化合价升高4，Cr元素化合价由+6价变成+3价，降低6，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:6=2:3，故答案为：2:3；

(4)Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似。如果加入NaOH溶液时溶液的pH过高，Cr(OH)3将被氢氧化钠溶解，离子方程式为Cr(OH)3+OH-=CrO2- +2H2O，故答案为：Cr(OH)3+OH-=CrO2- +2H2O；

(5)阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Cr3++3NaR═3Na++CrR3，其中NaR为阳离子交换树脂，Mn+为要测定的离子Cr3+，Na+比交换前增加了4.6×10-2gL-1，物质的量浓度=×102mol/L=2×10-3mol/L，计算被交换的离子Cr3+浓度=×2×10-3mol/L，Cr(OH)3(s)3c(OH-)+c(Cr3+)，将pH=5的废水经过阳离子交换树脂后，溶液中c(OH-)=10-9mol/L，Ksp=c3(OH-)c(Cr3+)=[10-9]3××2×10-3mol/L=6.7×10-31，故答案为：6.7×10-31；

(6)①Cr2O72-和CrO42-在溶液中相互转化，离子方程式为Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+，故答案为：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+；

②含铬废水中存在着平衡：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+．在实际工业生产中，加入沉淀剂BaCl2溶液之前还要加入一定量的NaOH，这样有利于沉淀的生成，氢氧根离子和氢离子反应生成水，促使平衡正向进行，有利于铬元素转化为铬酸钡沉淀，则生成沉淀的化学式为：BaCrO4；故答案为：BaCrO4。