Question

2．工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为：CrO${\;}_{4}^{2-}$$→_{①转化}^{H+}$Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{②还原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{③沉淀}^{OH-}$Cr（OH）₃↓
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若该平衡处于强酸性环境中，则溶液显橙色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是C．
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
（3）写出第②步中反应的离子方程式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
方法2：电解法
该法用Fe做阳极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀．
（4）用Fe做电极的原因为Fe-2e^-=Fe²⁺，Fe²⁺做还原剂．
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应式解释）2H⁺+2e^-=H₂↑．溶液中同时生成的沉淀还有Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 （1）根据外界条件对平衡的影响来确定平衡移动方向，从而确定离子浓度大小和溶液颜色变化；
（2）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；
（3）根据氧化还原反应确定生成物并配平，所以离子反应方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（4）用Fe做电极进行电解，阳极发生Fe-2e^-=Fe²⁺，生成的亚铁离子与Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应被还原为Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀除去；
（5）阴极氢离子得电子生成氢气，所以溶液pH升高，同时生成铁离子也转化为氢氧化铁沉淀．

解答 解：（1）c（H⁺）增大，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O右移，溶液呈橙色，故答案为：橙；
（2）平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，故选：C；
（3）第②步中反应的离子方程式：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（4）用Fe做电极进行电解，阳极发生Fe-2e^-=Fe²⁺，生成的亚铁离子与Cr₂O₇^2-发生氧化还原反应被还原为Cr³⁺然后生成Cr（OH）₃沉淀除去，故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺，Fe²⁺做还原剂； 
（5）阴极氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，同时生成铁离子也转化为氢氧化铁沉淀，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe（OH）₃．

点评 本题主要考查了化学平衡移动原理、氧化还原反应、沉淀溶解平衡等内容．解题根据题给信息，再结合相关原理可进行解答．