Question

1．已知Cr（OH）₃在碱性较强的溶液中将生成[Cr（OH）₄]^-，铬的化合物有毒，由于+6价Cr的强氧化性，其毒性是+3价Cr毒性的100倍．因此，必须对含铬的废水进行处理．目前研究和采用的处理方法主要有：
方法一、还原法：在酸性介质中用FeSO₄、NaHSO₃等将+6价Cr还原成+3价Cr．具体流程如下：

有关离子完全沉淀的pH如下表．

	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cr（OH）3
Ksp	8.0×10-16	4.0×10-38	6.0×10-31
完全沉淀的pH	9.0	3.2	5.6

请回答下列问题：
（1）在②中调节pH的范围至B为最好．（填序号）
A．3～4    B．6～8    C．10～11       D．12～14
（2）若在①使FeSO₄适当过量、空气适量，使Fe²⁺与Fe³⁺的比例恰当时，可产生具有磁性、组成类似于Fe₃O₄•xH₂O的铁氧体悬浮物，变废为宝．则控制空气适量的目的是使溶液中Fe²⁺与Fe³⁺的比例恰当，使铁氧体分离出来较简便的方法是用磁铁吸引．
方法二、电解法：将含+6价Cr的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解：阳极区生成的Fe²⁺和Cr₂O₇^2-发生反应，生成的Fe³⁺和Cr^3十在阴极区与OH^一结合生成Fe（OH）₃和Cr（OH）₃沉淀除去．
（3）写出此阴极反应的电极方程式2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-．现用上法处理1×10⁴ L含铬（+6价）78mg/L的废水，电解时阳极物质消耗的质量至少为2.52kg．

Answer 1

分析 （1）Fe²⁺完全沉淀pH为9.0，Cr³⁺完全沉淀pH为5.6，要使溶液中Cr³⁺完全沉淀，且不引入杂质，要调节溶液pH介于二者之间即可；
（2）空气可以将部分Fe²⁺氧化成Fe³⁺，铁氧体悬浮物具有磁性，据此判断分离方法；
（3）将含+6价Cr的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解，阴极上水中的氢离子放电生成氢气，阳极上铁失去电子生成亚铁离子，根据电子得失守恒可计算出铁的质量．

解答 解：（1）Fe²⁺完全沉淀pH为9.0，Cr³⁺完全沉淀pH为5.6，要使溶液中Cr³⁺完全沉淀，且不引入杂质，要调节溶液pH介于二者之间即可，
故选B；
（2）空气可以将部分Fe²⁺氧化成Fe³⁺，所以控制空气适量的目的是使溶液中Fe²⁺与Fe³⁺的比例恰当，铁氧体悬浮物具有磁性，使铁氧体分离出来较简便的方法是用磁铁吸引，
故答案为：使溶液中Fe²⁺与Fe³⁺的比例恰当；用磁铁吸引；
（3）将含+6价Cr的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解，阴极上水中的氢离子放电生成氢气，阴极反应的电极方程式为2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-，处理1×10⁴ L含铬（+6价）78mg/L的废水，Cr₂O₇^2-发生反应，生成的Cr³⁺，电子转移的物质的量为$\frac{1×1{0}^{4}×78×1{0}^{-3}}{52}×3$mol=45mol，根据电子得失守恒可知，消耗的亚铁离子的物质的量为45mol，所以根据铁元素守恒，用去铁的质量为56×45g=2.52Kg，
故答案为：2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-；2.52．

点评 本题考查了流程分析和电极反应式的书写，难度不大，注意（3）运用元素守恒和电子守恒是解题的关键．