题目内容

某厂废水中含量金属Cr3+(含有少量Fe3+、Cu2+)。某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到重铬酸钾。某含铬废水处理的主要流程如图所示:

已知:①沉淀完全,而在pH≥3.2时
Fe(OH)3沉淀完全。
②CrO2—4在酸性环境中发生:
回答下列问题:
(1)滤渣的成分是        。(写化学式)
(2)写出第③步反应的离子方程式           
(3)分离出含[Cr(OH)4]的溶液需要的玻璃仪器有             
(4)目前一种采用以铬酸钾为原料,电化学法制备重要铬酸钾的实验装置示意图如下:

电解一段时间后,测定阳极液中K元素和Cr元素的含量,若K元素与Cr元素的物质的量之比为d,则此时的铬酸钾的转化率为         

(1)Cr(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2(3分)
(2)2[Cr(OH)4]-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+8H2O(2分)
(3)漏斗、烧杯、玻璃棒(3分)
(4)2-d(2分)

解析试题分析:(1)由题干所给信息可知在pH=8.0~9.5时,Cr3+、Fe3+、Cu2+均转化为相应氢氧化物沉淀,因此利用流程可知滤渣的成分为Cr(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2。(2)在第③步中+3价Cr被氧化为+6价Cr,因此H2O2被还原,结合溶液为碱性和电荷守恒等可写出反应的离子方程式。(3)调节pH=13时,Cr(OH)3溶解,而Fe(OH)3、Cu(OH)2仍为固体,因此可通过过滤操作分离出[Cr(OH)4]-,过滤操作所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗。(4)由电解图示知电解时,阳极室发生反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,导致溶液中c(H+)增大,促使2CrO42- +2H+Cr2O72-+H2O向右进行,同时K+移向阴极,因此可推知阳极室中CrO42-转化的物质的量等于电路中通过电子的物质的量,等于移向阴极K+的物质的量;而由原子守恒知电解前阳极液中n(K)/n(Cr)=2,电解后阳极液中n(K)/n(Cr)=d,故电解后阳极室中减少的n(K+)=n(Cr)转化=(2-d)×nCr,因此铬酸钾的转化率等于(2-d)×n(Cr)÷n(Cr)=2-d。
考点:考查电化学与物质的分离提纯,考查考生的实验能力、计算能力。

练习册系列答案
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铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛.研究铁及其化合物的应用意义重大.
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已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:

沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
 
回答下列问题:
①写出反应I中主要发生的氧化还原反应的离子方程式                         
②加入少量NaHCO3的目的是调节溶液pH,应控制pH的范围为              
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(1)将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO42)=1.0×10-3mol·L的试样,将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,测定c(FeO42)随时间变化的结果如图1所示。
该实验的目的是_______________________;FeO42发生反应的△H____________0(填“>”“<”或“=”)
(2)将适量K2FeO4分别溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中,配制成c(FeO42)=1.0×10-3 mol·L的试样,静置,考察不同初始pH的水溶液对K2FeO4某种性质的影响,其变化图像见图2,800min时,在pH=11.50的溶液中,K2FeO4的浓度比在pH=4.74的溶液中高,主要原因是______________。
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