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Fe2+、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.Na2O2 B.HNO3 C.FeCl3 D.KMnO4

（2）加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是____(填序号)；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____(填序号)。

A.Fe3+ B.Al3+ C.Ca2+ D.Mg2+

（3）还原过程中，每消耗172.8gCr2O72-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Cr2O72-形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O72-的废水。实验室用如图装置模拟处理含Cr2O72-废水，阳极反应是Fe-2e-=Fe2+，阴极反应式2H++2e-=H2↑随着电解进行，阴极附近pH升高。

（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Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式为________________。

（3）上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从其对水的电离平衡影响角度解释其原因__________。

Answer 1

【答案】A AB CD 3S2O32-+4Cr2O72-+13H2O＝6SO42-+8Cr(OH)3↓+2OH- 不能 因阳极产生的Cu2+不能使Cr2O72-还原到低价态 Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O 水中的H+在阴极区放电，H+浓度减小促使水的电离平衡H2OH++ OH-向右移动，阴极区OH-浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全

【解析】

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，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，注意不能引入新的杂质；

(2)根据表中数据判断；通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+；

(3)结合得失电子守恒和原子守恒写出离子方程式；

Ⅱ．(1)铜失去电子得到的阳离子是铜离子，该离子不具有还原性，不能和重铬酸根之间发生反应；

(2)Cr2O72-具有强氧化性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr3+，据此书写方程式；

(3)水中的H+在阴极区放电，H+浓度减小促使水的电离平衡H2OH++OH-向右移动，阴极区OH-浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全，据此进行分析。

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，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；通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+；

(3)172.8gCr2O72-的物质的量是0.8mol，则每消耗0.8mol Cr2O72-转移4.8mol e-，则1molCr2O72-转移6mol电子，所以生成Cr3+，S2O32-被氧化为SO42-，则反应的离子方程式为：3S2O32-+4Cr2O72-+13H2O＝6SO42-+8Cr(OH)3↓+2OH-；

II．(1)若用Cu电极来代替Fe电极，在阳极上铜失去电子得到的阳离子是铜离子，该离子不具有还原性，不能和重铬酸根之间发生反应；

(2)Cr2O72-具有强氧化性，可以将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr3+，反应的实质是：6Fe2++Cr2O72-+14H+＝6Fe3++2Cr3++7H2O；

(3)随着电解进行，溶液中c(H+)逐渐减少，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH-浓度增大，溶液的碱性增强，生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，金属阳离子在阴极区可沉淀完全。