Question

【题目】工业含铬废水的处理原理是将Cr2O72－转化为Cr3+，再将Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀。利用硫酸工业废气中的SO2处理含铬废水，既充分利用资源、以废治废，还能节约生产成本。

(1)工业上处理100L Cr2O72－含量为108mgL-1的含铬废水，至少需要______L(标准状况) SO2。

(2)已知：Ksp[Cr(OH)3]=1×10-30，室温下，除去被SO2还原所得溶液中的Cr3+(使其浓度小于1×10-6molL-1)，需调节溶液pH______。

(3)三价铬Cr(III)与双氧水反应可用于合成铬黄(PbCrO4)，控制其他条件不变，调节反应温度，考察反应温度对Cr(III)转化率的影响(如图所示)，温度超过70℃时，Cr(III)转化率下降的原因是______。

(4)光照下，草酸(H2C2O4)也能将Cr2O72－转化为Cr3+，化学式为Al2Fe(SO4)4的某发盐(毛发状，在空气中能被氧化)对该反应具有催化作用，为确定一瓶久置发盐的化学成分，学习小组进行如下实验：

取一定质量的发盐样品溶于足量的稀硫酸中，将溶液分为两等份，其中一份与酸性KMnO4溶液充分反应(反应后MnO4－被还原成Mn2+)，消耗浓度为0.4000molL-1的KMnO4溶液20.00mL；往另一份溶液中加入足量稀氨水，在空气中微热并搅拌使之充分反应，待沉淀不再变化后过滤，将沉淀洗涤并充分灼烧后称量，得9.100g干燥固体粉末。通过计算与合理猜想，推测该久置发盐的可能化学组成(请给出计算过程与推测理由)。_________

Answer 1

【答案】3.36 > 6 较高温度下双氧水分解 Al10Fe5(OH)(SO4)20或Al20Fe10(CO3)(SO4)40

【解析】

(1)先计算含铬废水中含Cr2O72－物质的质量，再计算物质的量，再根据电子转移守恒计算消耗气体的物质的量。

⑵先计算氢氧根浓度，再计算氢离子浓度，最后得pH。。

(3)温度升高超过70℃时过氧化氢分解。

⑷先计算n(Fe2+)，再根据关系得出n(Al3+)，再根据固体粉末求n(Al2O3) 和n(Fe2O3)，根据久置的发盐中的阳离子所带电荷总数分析，阳离子多点电荷大于已知的阴离子所带电荷总数，得出还可能存在OH－或CO32－，再根据比例关系得出化学式。

(1) 100L Cr2O72－含量为108mgL-1的含铬废水中含Cr2O72－物质的质量，物质的量n(Cr2O72－)，根据电子转移守恒：

1mol：0.05mol = 3mol：n

解得n = 0.15mol，标准状况下体积；故答案为：3.36。

⑵室温下，除去被SO2还原所得溶液中的Cr3+(使其浓度小于1×10-6molL-1)，，则，，则pH = 6，需调节溶液pH > 6；故答案为：> 6。

(3)三价铬Cr(III)与双氧水反应可用于合成铬黄(PbCrO4)，发生的是氧化还原反应，图象分析可知反应达到平衡状态达到最大转化率，温度升高超过70℃时过氧化氢分解，使平衡逆向进行，Cr(III)转化率下降；故答案为：较高温度下双氧水分解。

⑷n(KMnO4) = 0.4000 molL-1×0.02L = 0.008mol，n(Fe2+)=5 n(KMnO4) = 50×0.008mol =0.04mol，依据发盐的化学式可知在久置的发盐中n(Al3+) = 2×[0.04mol + n(Fe3+)]，加入氨水后生成的干燥固体粉末中： n(Al2O3) = 0.04mol + n(Fe3+)，n(Fe2O3) = [0.04mol + n(Fe3+)]，102gmol-1×[0.04mol + n(Fe3+)] + 160gmol-1× [0.04mol + n(Fe3+)] = 9.10g

n(Fe3+) = 0.01mol，n(Al3+) = 2×[0.04mol + n(Fe3+)] = 0.1mol，n(SO42－)=2 n(Al3+) =0.2mol，久置的发盐中的阳离子所带电荷总数：3 n(Al3+) + 2n(Fe2+) +3 n(Fe3+) = 0.41mol，而已知的阴离子所带电荷总数2n(SO42－)=0.4mol <0.41 mol，由于发盐在空气中被氧化，故其中还可能存在0.01molOH－或0.005mol CO32－，该发盐的可能组成为

n(Al3+):[ n(Fe2+) + n(Fe3+)]:n(OH－): n(SO42－) = 0.1:0.05:0.01:0.2 = 10:5:1:20，化学式为Al10Fe5(OH)(SO4)20，n(Al3+):[ n(Fe2+) + n(Fe3+)]:n(CO32－): n(SO42－)= 0.1:0.05:0.005:0.2 = 20:10:1:40，化学式为Al20Fe10(CO3)(SO4)40；故该久置发盐的可能化学组成为Al10Fe5(OH)(SO4)20或Al20Fe10(CO3)(SO4)40。