16.(2011天津,14分)工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,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

其中第①步存在平衡:2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O

(1)若平衡体系的pH=2,则溶液显       色.

(2)能说明第①步反应达平衡状态的是      

a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同

b.2v (Cr2O72-) =v (CrO42-)

c.溶液的颜色不变

(3)第②步中,还原1mol Cr2O72-离子,需要________mol的FeSO4·7H2O。

(4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq)

   常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至     

方法2:电解法

   该法用Fe做电极电解含Cr2O72-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。

(5)用Fe做电极的原因为                             

(6)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)               

   溶液中同时生成的沉淀还有          

解析:(1)pH=2说明溶液显酸性,平衡向正反应方向移动,Cr2O72-的浓度会增大,所以溶液显橙色;

   (2)在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度与生成物的浓度不再改变时,该可逆反应就到达化学平衡状态,因此选项a不正确;在任何情况下Cr2O72-和CrO42-的反应速率之比总是满足1:2,因此选项b也不正确;溶液颜色不再改变,这说明Cr2O72-和CrO42-的浓度不再发生改变,因此可以说明反应已经达到化学平衡状态,c正确。

(3)Cr2O72-中Cr的化合价是+6价,所以1mol Cr2O72-被还原转移2×(6-3)=6mol电子;Fe2+被氧化生成Fe3+,转移1个电子,因此根据得失电子守恒可知需要FeSO4·7H2O的物质的量为6mol;

(4)由溶度积常数的表达式Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32可知,当c(Cr3+)=10-5mol/L时,c(OH-)=10-9mol/L,所以pH=5。

(5) Cr2O72-要生成Cr(OH)3沉淀,必需有还原剂,而铁做电极时,在阳极上可以失去电子产生Fe2+,方程式为Fe-2e=Fe2+

(6)在电解池中阳离子在阴极得到电子,在溶液中由于H+得电子得能力强于Fe2+的,因此阴极是H+放电,方程式为2H++2e-=H2↑,随着电解的进行,溶液中的H+浓度逐渐降低,水的电离被促进,OH浓度逐渐升高。由于Fe2+被Cr2O72-氧化生成Fe3+,当溶液碱性达到一定程度时就会产生Fe(OH)3沉淀。

答案:(1)橙

   (2)c

   (3)6

   (4)5

   (5)阳极反应为Fe-2e=Fe2+,提供还原剂Fe2+

   (6)2H++2e-=H2↑  Fe(OH)3

 0  8532  8540  8546  8550  8556  8558  8562  8568  8570  8576  8582  8586  8588  8592  8598  8600  8606  8610  8612  8616  8618  8622  8624  8626  8627  8628  8630  8631  8632  8634  8636  8640  8642  8646  8648  8652  8658  8660  8666  8670  8672  8676  8682  8688  8690  8696  8700  8702  8708  8712  8718  8726  447348 

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