Question

【题目】铬是常见的过渡金属之一,研究铬的性质具有重要意义。

（1）在右图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体； 而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是__________________。

（2）工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,其转化原理为_____________________________________。

（3）CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr (Ⅲ) 常见的处理方法是电解法和铁氧磁体法。

①电解法： 将含Cr2O72- 的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl 进行电解，使阳极生成的Fe2+和Cr2O72- 发生反应，其离子方程式为_______________。阴极上Cr2O72- 、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O72- 放电，则阴极的电极反应式为_________; 若H+放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，已知：Cr3+Cr(OH)3CrO2-,则阴极区溶液pH 的范围为_________。

②铁氧磁体法： 在含Cr (Ⅵ) 的废水中加入绿矾，在pH<4时发生反应使Cr (Ⅵ) 转化为Cr (Ⅲ),调节溶液pH 为6~8,使溶液中的Fe (Ⅱ)、F e(Ⅲ)、Cr (Ⅲ)析出组成相当于Fe(Ⅱ) [Fe(Ⅲ)x·Cr (Ⅲ)2-x] O4(铁氧磁体) 的沉淀，则铁氧磁体中x=_________； 若废水中Cr (Ⅵ) 以CrO3计,用该法除去废水中的Cr (Ⅵ),加入的FeSO4·7H2O 与CrO3的质量比为_________。

Answer 1

【答案】 由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化 阳极4OH-－4e = O2↑＋2H2O，使 c(H+)增大，从而导致2CrO42-+2H+＝Cr2O72- + H2O反应发生 Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14H+＝2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Cr2O72- + 6e-+ 14H+＝2Cr3+ + 7H2O 8<pH<10（或10>pH>8） 1.5 13.9

【解析】本题主要考查氧化还原反应方程式的书写和计算。

（1）由此可得到的结论是由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。

（2）其转化原理为阳极4OH-－4e = O2↑＋2H2O，使 c(H+)增大，从而导致2CrO42-+2H+＝Cr2O72- + H2O反应发生。

（3）①使阳极生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应，其离子方程式为Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+＝2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O。若Cr2O72-放电，则阴极的电极反应式为Cr2O72- + 6e-+ 14H+＝2Cr3+ + 7H2O；若H+放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，c(OH－) ＞10-6mol/L，pH＞8，c(OH－) ≤10-4mol/L，pH＜10，则阴极区溶液pH的范围为8＜pH＜10。

②根据电子守恒，Fe(Ⅱ)[Fe(Ⅲ)x·Cr(Ⅲ)2-x]O4(铁氧磁体)的沉淀中Fe(ⅡI)与Cr(Ⅲ)2-x数目比为3:1，即x/(2-x)=3:1，x=1.5。加入的FeSO4·7H2O与CrO3的物质的量比为(1+x):(2-x)=5:1，质量比为(278×5):100=13.9。