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++nNaRMRn+nNa+，此步操作被交换除去的杂质离子___（填序号）。

A.Fe3+　　B.Al3+　　C.Ca2+　　D.Mg2+

（3）在还原过程中，每消耗172.8gCr2O72- 转移4.8mole-，则还原过程中该反应离子方程式为____。（已知在氧化过程中Cr3+转化为Cr2O72- ）

（Ⅱ）酸性条件下，铬元素主要以Cr2O72-形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O72-的废水。实验室利用如图装置模拟处理该废水，阳极反应是Fe-2e-Fe2+，阴极反应式是2H++2e-H2↑。

（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______________________。

（4）若溶液中初始含有0.1mol Cr2O72-，则生成的阳离子全部转化成沉淀的质量是_______g。

Answer 1

【答案】 A AB CD 3 S2O32-+4 Cr2O72-+13H2O=6SO42-+8Cr（OH）3↓+2OH- 不能 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 84.8

【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).加氧化剂的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，故答案选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；通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+，故选CD，故答案为：AB；CD；

(3).每消耗172.8gCr2O72- 即0.8molCr2O72转移4.8mole，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-，故答案为：3 S2O32-+4 Cr2O72-+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，不能和重铬酸根离子发生反应，故答案为：不能；阳极产生的Cu2+不能使Cr2O72-还原到低价态；

(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：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

(3).根据电解原理可知，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，故答案为：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；

(4).根据Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，Cr3++3OH═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH═Fe(OH)3↓可知0.1molCr2O72-反应时，可生成0.2molCr(OH)3，0.6molFe(OH)3，沉淀的总质量为：0.2mol×103g/mol+0.6mol×107g/mol=84.8g，故答案为：84.8。