Question

4．工业上用含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的废水回收铬．其工艺流程如下：

已知：①2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O；
②常温下，KspFe（OH）₃=1.0×10^-38，Ksp Cr（OH）₃=1.0×10^-32；
③当离子浓度小于1.0×10^-5 mol•L^-1时，认为沉淀完全．
（1）下列选项中能说明反应2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺═Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O达平衡状态的是CD （填选项字母）．
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              
D．溶液的_PH不变
（2）为防止FeSO₄溶液变质，在保存时需加入的试剂为铁粉、硫酸 （填试剂名称）
（3）过滤操作中需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
（4）FeSO₄溶液与溶液A发生反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
（5）沉淀C的化学式为Fe（OH）₃，pH₂的范围为＞5．

Answer 1

分析 含有Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的废水经酸化后主要转化为Cr₂O₇^2-，Cr₂O₇^2-具有强氧化性，加入还原性的亚铁离子，将其还原为Cr³⁺，然后依据溶度积常数分别调节溶液的pH值，让铁离子和铬离子沉淀出来，
（1）根据判断平衡状态的方法：V_正=V_逆，或各组分的浓度保持不变则说明已达平衡；
（2）防止亚铁离子氧化，还要抑制亚铁离子水解，据此解答即可；
（3）过滤是分离固体与液体的一种方法，依据过滤需要仪器回答即可；
（4）亚铁离子具有还原性，铬酸根具有强氧化性，据此书写离子反应方程式即可；
（5）当离子浓度小于1.0×10^-5 mol•L^-1时，认为沉淀完全，据此解答即可．

解答 解：（1）平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变和pH不变，
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同和起始量消耗量有关，不能说明正逆反应速率相同，故A错误；
B． 2v（Cr₂O₇^2-）=v（CrO₄^2-）只能说明速率之比等于化学方程式计量数之比，不能说明正逆反应速率相同，故B错误；
C．溶液的颜色不变 浓度不再改变，是平衡标志，正逆反应速率相同，故C正确；
D．溶液的PH不变，说明溶液这离子浓度不变，说明正逆反应速率相同，故D正确；
故选：CD，
故答案为：CD．
（2）防止亚铁离子氧化，并抑制水解，则配制FeSO₄溶液时，需加入少量铁粉和稀硫酸，
故答案为：铁粉、硫酸；
（3）过滤是把不溶于液体的固体与液体分离的一种方法，所需仪器有玻璃棒、烧杯、铁架台、漏斗，其中属于玻璃仪器的是玻璃棒、烧杯、漏斗，
故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；
（4）依据分析可知：溶液A含有Cr₂O₇^2-，具有强氧化性，能氧化亚铁离子为铁离子，离子反应方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（5）依据分析可知，沉淀C为氢氧化铁，当离子浓度小于1.0×10^-5 mol•L^-1时，认为沉淀完全，故铬离子完全沉淀时有：1×10^-5×c（OH）³=1.0×10^-32，解：c（OH）=$\root{3}{\frac{1.0×1{0}^{-32}}{1×1{0}^{-5}}}$=10^-9，即pH＞5完全沉淀，
故答案为：Fe（OH）₃；＞5

点评 本题主要考查的是金属的回收与资源利用，涉及氧化还原反应、化学反应平衡移动原理、离子反应方程式书写，常见实验操作以及仪器选择等，难度较大．