Question

【题目】查阅资料:元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色) 、Cr(OH)4-(绿色) 、Cr2O72（橙红色）、CrO42（黄色）等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：

（1）CrO42和Cr2O72在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)随c(H+)的变化如右图所示。

①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。

②由图可知，溶液酸性增大，CrO42的平衡转化率________（填“增大“减小”或“不变”）。

③升高温度，溶液中CrO42的平衡转化率减小，则该反应的ΔH____0（填“>”“<”或“=”）。

（2）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去．已知：某含铬废水处理的主要流程如图所示：

①初沉池中加入的混凝剂是K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，其作用为__________（用离子方程式表示）．

②反应池中用NaHSO3将酸性废液中的Cr2O72-还原成Cr3+，该反应的离子方程式为________．根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子的先后顺序是____________。

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe2+	7.0	9.0
Fe3+	1.9	3.2
Cr3+	6.0	8.0

（3）工业可用电解法来处理含 Cr2O72-废水。实验室利用如图模拟处理含Cr2O72-的废水，阳极反应式是Fe-2e-═Fe2+，阴极反应式是2H++2e-═H2↑，Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是__________，得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，用电解法处理该溶液中0.01mol Cr2O72-时，至少得到沉淀的质量是__________ g。

Answer 1

【答案】2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O 增大 ＜ Al3+ + 3H2OAl(OH)3(胶体) + 3H+ Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O H+、Cr3+ 6Fe2++Cr2O72- +14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 8.48

【解析】

(1)①图象分析可知随氢离子浓度增大，铬酸根离子转化为重铬酸根离子；

②溶液酸性增大，平衡2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O正向进行，CrO42-的平衡转化率增大；

③升高温度，溶液中CrO42-的平衡转化率减小，平衡逆向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，据此判断；

(2)含Cr2O72-废水中加入明矾，铝离子水解生成具有吸附性的氢氧化铝，可除去水的悬浮物杂质，然后加入硫酸和亚硫酸氢钠，在酸性条件下发生Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O，充分反应后，加入氢氧化钠溶液可生成Cr(OH)3沉淀，通过污泥处理过滤除去氢氧化铬，分离后可达到排放的目的，
(3)Fe2+离子与Cr2O72-离子发生氧化还原反应生成Fe3+离子和Cr3+离子;根据6Fe2++Cr2O72- +14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O、Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓进行计算。

(1) ①随着H+浓度的增大，CrO42-转化为Cr2O72-的离子反应式为：2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O；

②溶液酸性增大，平衡2CrO42-+2H+Cr2O72- +H2O正向进行，CrO42-的平衡转化率增大；故答案为：增大；

③升高温度，溶液中CrO42-的平衡转化率减小，平衡逆向移动，说明正方向放热，则该反应的H<0。故答案为：<；

(2)、①K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O为强电解质，在溶液中完全电离，生成Al3+和SO42-、K+，Al3+能水解生成氢氧化铝胶体可除去水的悬浮物杂质，故答案为：Al3+ + 3H2OAl(OH)3(胶体) + 3H+；

②加入硫酸和亚硫酸氢钠，在酸性条件下发生Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O，充分反应后，溶液中有H+、Cr3+。根据“沉淀法”和“中和法”的原理，加入氢氧化钠溶液先与溶液中的H+反应，再和Cr3+反应生成Cr(OH)3沉淀，故答案为：Cr2O72- +3HSO3- +5H+=2Cr3++3SO42- +4H2O；H+、Cr3+；

(3) 亚铁离子与Cr2O72-发生氧化还原反应，被还原为Cr3+然后生成Cr(OH)3沉淀，重铬酸根具有强氧化性，能将生成的亚铁离子氧化为三价，即6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；根据6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O、Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，知0.01mol Cr2O72-可生成0.02molCr(OH)3、 0.06molFe(OH)3，至少得到沉淀的质量是0.02molx103g/mol+0.06molx107g/mol=8.48g

故答案为6Fe2++ Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；8.48g。