Question

【题目】重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。

Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3＋，同时还含有少量的Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：

注：部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Al(OH)3	Cr(OH)3
pH	3.7	9.6	11.1	8	9(>9溶解)

（1）氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填序号)。

A．Na2O2B．HNO3C．FeCl3D．KMnO4

（2）加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是________；已知钠离子交换树脂的原理：Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，此步操作被交换除去的杂质离子是__________。

A．Fe3＋B．Al3＋C．Ca2＋D．Mg2＋

（3）还原过程中，每消耗0.8 mol Cr2O转移4.8 mol e－，该反应离子方程式为________________。

Ⅱ.酸性条件下，六价铬主要以Cr2O形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O的废水：

该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3溶液。

（1）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是______________。

（2）电解时阳极附近溶液中Cr2O转化为Cr3＋的离子方程式为___________________。

（3）常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝1×10－32，溶液的pH应为____时才能使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1。

Answer 1

【答案】A AB CD 3S2O32-＋4Cr2O＋26H＋===6SO42－＋8Cr3＋＋13H2O 不能 因阳极产生的Cu2＋不能使Cr2O还原到低价态 Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 5

【解析】

Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+，同时还含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，同时Cr3+，被氧化为Cr2O72-，加氢氧化钠调节pH=8，则Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤，滤液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等，通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+，然后加Na2S2O3把Cr2O72-还原为Cr3+，再调节pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。

（1）加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子，同时不能引入新的杂质，所以可以用Na2O2代替H2O2，故选A项。

综上所述，本题正确答案为A；

（2）根据表中数据可知，pH=8时，Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，则Fe3+、Al3+、被除去，故选AB项。

综上所述，本题正确答案为AB。

通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+，故选CD项。

综上所述，本题正确答案为CD。

（3）根据氧化还原反应规律，还原过程中，每消耗0.8 mol Cr2O转移4.8 mol e－，则1mol Cr2O转移6 mol e－，该反应离子方程式为3S2O32-＋4 Cr2O＋26H＋===6SO42－＋8Cr3＋＋13H2O；

综上所述，本题正确答案为3S2O32-＋4Cr2O＋26H＋===6SO42－＋8Cr3＋＋13H2O；

Ⅱ.（1）根据题意，电解时能否用Cu电极来代替Fe电极，铜失电子变为铜离子，不能把Cr2O还原到低价态；

综上所述，本题正确答案：不能，因阳极产生的Cu2＋不能使Cr2O还原到低价态；

（2）根据上述分析，电解时阳极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；阳极附近溶液中Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

综上所述，本题正确答案：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

（3）当c(Cr3+)=10-5mol/L时，溶液的c(OH-)= =10-9mol/L，c(H+)=10-14/10-9=10-5mol/L，pH=5，即要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至5。

综上所述，本题正确答案:5。