Question

5．含铬污水处理是污染治理的重要课题．污水中铬元素以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，常见除铬基本步骤是图1：

（1）加酸可以使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O
若常温下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-浓度为0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-浓度是CrO₄^2-浓度的10倍，该化学平衡常数K=1.0×10⁵．
（2）六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原，反应的离子方程式为3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O．而后再加碱将Cr³⁺沉淀，已知常温下K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）降低到10^-5mol•L^-1，溶液的pH应升高到5．
（3）Cr（OH）₃为绿色粘性沉淀，类似于Al（OH）₃既溶于酸又能溶于强碱溶液．Cr（OH）₃溶于稀硫酸的化学方程式为2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O．    往100.00mL 0.1000mol•L^-1CrCl₃溶液滴加1.000mol•L^-1NaOH溶液，请画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图图2：

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡常数K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$进行计算；
（2）根据二氧化硫具有还原性，在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原生成硫酸根和三价铬离子；根据K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32计算c（OH^-），从而计算PH；
（3）Cr（OH）₃溶于稀硫酸生成硫酸铬和水，根据反应的量画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图．

解答 解：（1）若常温下pH=1溶液中Cr₂O₇^2-浓度为0.1mol•L^-1，Cr₂O₇^2-浓度是CrO₄^2-浓度的10倍即CrO₄^2-浓度为0.01mol•L^-1，化学平衡常数K=$\frac{c（Cr{\;}_{2}O{\;}_{7}{\;}^{2-}）}{c（CrO{\;}_{4}{\;}^{2-}）{\;}^{2}c（H{\;}^{+}）{\;}^{2}}$=$\frac{0.1}{0.01{\;}^{2}×0.1{\;}^{2}}$=1.0×10⁵，故答案为：1.0×10⁵；
（2）因为二氧化硫具有还原性，在酸性溶液中通SO₂将Cr₂O₇^2-还原生成硫酸根和三价铬离子，所以离子方程式为：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；因为K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{10{\;}^{-32}}{10{\;}^{-5}}}$=10^-9mol•L^-1，则PH=5，故答案为：3SO₂+Cr₂O₇^2-+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；5；
（3）Cr（OH）₃溶于稀硫酸生成硫酸铬和水，化学方程式为2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O，往100.00mL 0.1000mol•L^-1CrCl₃溶液滴加1.000mol•L^-1NaOH溶液，根据反应Cr³⁺+3OH^-=Cr（OH）₃，Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，所以应该为三份沉淀，一份溶解，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图为，故答案为：2Cr（OH）₃+3H₂SO₄=2Cr₂（SO₄）₃+6H₂O；．

点评 本题考查了平衡常数的计算、氧化还原反应等知识点，难度不大，氧化还原反应方程式的书写是高考的热点．