Question

（1）含铬化合物有毒，对人畜危害很大．因此含铬废水必须进行处理才能排放．
已知：
在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁，使+6价铬还原成+3价铬；再调节溶液pH在6～8之间，使Fe³⁺和Cr³⁺转化为Fe（OH）₃、Cr（OH）₃沉淀而除去．
①写出Cr₂O₇^2-与FeSO₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式

 

．
②当溶液的pH不能超过10，Cr（OH）₃溶解的离子方程式：

 

．
③已知：K_sP[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sP[Cr（OH）₃]=6.0×l0^-31，若使体系中有Fe（OH）₃沉淀，而无Cr（OH）₃沉淀，则

c(Cr3+)

c(Fe3+)

最大值不应超过

 

．
（2）①一定浓度的HF和Al₂（SO₄）₃混合溶液中，铝的各种微粒含量?随pH的分布曲线如图示．用NaOH使混合液的pH从5调整到7，完成有关反应的离子方程式为：

 

+3OH^-=Al（OH）₃↓+2F^-；

 

+3OH^-=Al（OH）₃↓+3F^-
②某温度下测得浓度均为0.10mol?L^-1的KF和HF混合溶液的pH=4，近似计算HF的电离平衡常数K _a

 

．

Answer 1

考点：离子方程式的书写,弱电解质在水溶液中的电离平衡,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：

分析：（1）①二价铁离子有还原性，Cr₂O₇^2-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，根据电子得失配平写出方程式；
②由题意可知，当pH超过10即c（OH^-）≥10^-4mol?L^-1时，Cr（OH）₃转变成CrO₂^-；
③依据溶度积常数表达式及溶度积规则解答；
（2）①由图可知溶液pH=5时，混合液中铝的微粒为AlF₂⁺、AlF₃，pH值=7时，铝的微粒为Al（OH）₃，即AlF₂⁺、AlF₃与OH^-反应生成Al（OH）₃、F^-；
②HF的电离平衡常数K_a=

[H+][F-]

[HF]

，计算各种微粒的物质的量浓度，带入表达式计算．

解答： 解：（1）①二价铁离子有还原性，Cr₂O₇^2-有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，反应方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②题意可知，当pH超过10即c（OH^-）≥10^-4mol?L^-1时，Cr（OH）₃转变成CrO₂^-，发生Cr（OH）₃+OH^-═CrO₂^-+2H₂O，
故答案为：Cr（OH）₃+OH^-═CrO₂^-+2H₂O；
③K_sP[Fe（OH）₃]=[Fe³⁺][OH^-]³；K_sP[Cr（OH）₃]=[Cr³⁺][OH^-]³；依据二者溶度积常数可知，氢氧化铁溶解度小于氢氧化铬，若使体系中有Fe（OH）₃沉淀，而无Cr（OH）₃沉淀，应满足：

KsP[Fe(OH)3]

[Fe3+]

=

KsP[Cr(OH)3]

[Cr3+]

，则

c(Cr3+)

c(Fe3+)

=

KsP[Cr(OH)3]

KsP[Fe(OH)3]

=

4.0×10-38

6.0×l0-31

=

2

3

×10^-7，
故答案为：

2

3

×10^-7；
（2）①由图可知溶液pH=5时，混合液中铝的微粒为AlF₂⁺、AlF₃，pH值=7时，铝的微粒为Al（OH）₃，即AlF₂⁺、AlF₃与OH^-反应生成Al（OH）₃、F^-，反应离子方程式为：AlF₂⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓+2F^-、AlF₃+3OH^-=Al（OH）₃↓+3F^-，
故答案为：AlF₂⁺；AlF₃；
②溶液pH=4，则溶液中c（H⁺）=10^-4 mol?L^-1，
                   HF    H⁺+F^-
开始（ mol?L^-1）：0.10               0        0.10
平衡（ mol?L^-1）：（0.10-1×10^-4）  1×10^-4  （0.10+1×10^-4 ）
c（HF）=（0.10-1×10^-4） mol?L^-1≈0.10 mol?L^-1 
c（F^-）=（0.10+1×10^-4）mol?L^-1≈0.10mol?L^-1

K_a=

[H+][F-]

[HF]

=

0.1mol/L×10-4mol/L

0.1mol/L

=1.0×10^-4 mol?L^-1，
故答案为：1.0×10^-4 mol?L^-1．

点评：本题为综合题，考查了离子方程式的书写、溶度积规则、平衡常数的计算，明确溶度积规则及化学平衡常数表达式是解题关键，题目难度中等．