Question

13．还原沉淀法是处理含铬（含Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-）工业废水的常用方法，过程如下：CrO₄^2-$→_{转换}^{H+}$Cr₂O₇^2-  $→_{还原}^{Fe_{2}+}$Cr³⁺$→_{沉淀}^{OH-}$Cr（OH）₃↓  己知转化过程中的反应为：2CrO₄^2-（aq）+2H⁺（aq）?Cr₂O₇^2-（aq）+H₂O（1）．转化后所得溶液中铬元素含量为28.6g/L，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$转化为Cr₂O₇^2-．下列说法不正确的是（　　）

• A． 转化过程中，增大c（H+），平衡向正反应方向移动，CrO₄^2-的转化率提高
• B． 常温下K_sp[Cr（OH）₃]=1×10^-32，要使处理后废水中c（Cr³⁺）降至1×10^-5mol/L，应调溶液的pH=5
• C． 若用绿矾（FeSO₄•7H₂O）（M=278）作还原剂，处理1L废水，至少需要917.4g
• D． 常温下转化反应的平衡常数K=10⁴，则转化后所得溶液的pH=1

Answer 1

分析 A．存在平衡：2Cr O₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，增大氢离子浓度平衡正向进行；
B．根据溶度积常数列式计算；
C．若1L酸化后所得溶液中含铬元素的质量为28.6g，根据守恒列关系式：2Cr～2CrO₄^2-～Cr₂O₇^2-～2Cr³⁺～6e^-～6FeSO₄•7H₂O计算；
D．酸化时发生的反应为：2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O，若1L酸化后所得溶液中含铬元素的质量为28.6g，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$转化为Cr₂O₇^2-，说明铬元素有$\frac{10}{11}$转化为Cr₂O₇^2-，计算平衡浓度，结合平衡常数计算．

解答 解：转化后所得溶液中铬元素含量为28.6g/L，则1L废水中n（Cr）=$\frac{28.6g/L×1L}{52g/mol}$=0.55mol，
A．存在平衡：2Cr O₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O，氢离子浓度增大，平衡正向进行，CrO₄^2-的转化率提高，故A正确；
B．常温下K_sp[Cr（OH）₃]=1×10^-32，要使处理后废水中c（Cr³⁺）降至1×10^-5mol/L，则c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=1×10^-32，c（OH^-）=1×10^-9mol/L，pH=5，故B正确．
C．若用绿矾（FeSO₄•7H₂O）（M=278）作还原剂，处理1L废水，设需要xmolFeSO₄•7H₂O，由氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子数目相等可知0.55×（6-3）=x×（3-2），x=1.65，m（FeSO₄•7H₂O）=1.65mol×278g/mol=458.7g，故C错误；
D．1L废水中n（Cr）=$\frac{28.6g/L×1L}{52g/mol}$=0.55mol，CrO₄^2-有$\frac{10}{11}$转化为Cr₂O₇^2-，则酸化后c（CrO₄^2-）=0.55mol/L×（1-$\frac{10}{11}$）=0.05mol/L，c（Cr₂O₇^2-）=0.55mol/L×$\frac{10}{11}$×$\frac{1}{2}$=0.25mol/L，常温下转换反应的平衡常数K=1×10⁴，则$\frac{c（CrO{7}^{2-}）}{{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）{c}^{2}（{H}^{+}）}$=1×10⁴，c（H⁺）=0.1mol/L，所以pH=1，故D正确；
故选C．

点评 本题考查难溶电解质的溶解平衡，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握相关计算公式的运用，难度中等．