Question

6．工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为：CrO₄^2-$→_{①转化}^{H+}$Cr₂O₇^2-$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{CH-}$Cr（OH）₃↓其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）能说明第①步反应达平衡状态的是c．
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同   b.2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）  c．溶液的颜色不变
（2）第②步中，还原1molCr₂O₇^2-离子，需要6mol的FeSO₄7H₂O．
（3）第③步生成的Cr（OH）₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）₃（s）?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq）
常温下，Cr（OH）₃的溶度积K_sp=c（Cr³⁺）•c³（OH^-）=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5．
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-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沉淀．
（4）用Fe做电极的原因为阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，提供还原剂Fe²⁺．
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）2H⁺+2e^-=H₂↑，溶液中同时生成的沉淀还有Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 （1）判断平衡状态的方法：V_正=V_逆，或各组分的浓度保持不变，即能变的量保持不变则说明已达平衡；
（2）根据氧化还原反应中得失电子守恒来计算；
（3）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；
（4）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（5）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，氢氧根离子浓度增大，离子浓度幂的乘积大于溶度积，所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀．

解答 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，
故答案为：c；
（2）根据电子得失守恒：n（Cr₂O₇^2-）×6=n（FeSO₄•7H₂O）×1，n（FeSO₄•7H₂O）=$\frac{1mol×6}{1}$=6mol，故答案为：6；
（3）当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{-5}}}$=10^-9 mol/L，c（H⁺）═$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5，故答案为：5；
（4）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，以提供还原剂Fe²⁺，
故答案为：阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，提供还原剂Fe²⁺；
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H⁺放电生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑，溶液酸性减弱；同时大量产生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也将转化为Fe（OH）₃沉淀；
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe（OH）₃ ．

点评 本题主要考查了铬及其化合物的性质、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容，难度中等，抓住题目信息是解题的关键．