Question

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．该法的工艺流程为CrO₄^-2

H+

①转化

Cr₂O₇^2-

Fe2+

②还原

Cr³⁺

OH-

③沉淀

Cr（OH）₃↓
其中第①步存在平衡：2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（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

 

．（选填编号）
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同     b．v_正 （Cr₂O₇^2-）=2v_逆（CrO₄^2-）
c．溶液的颜色不变d．溶液的pH值不变
（3）写出第②步中Cr₂O₇^2-转变为Cr³⁺的离子方程式：

 

．
（4）向Cr₂（SO₄）₃溶液中，滴加NaOH，当pH=4.6时，开始出现Cr（OH）₃沉淀，随着pH的-H₂O
升高，沉淀增多，但当pH≥13时，沉淀消失，出现亮绿色的[Cr（OH）₄]^-离子．其平衡关系如
+H₂O下：H⁺+[Cr（OH）₄]^-（亮绿色）?Cr（OH）₃（s，灰绿色）?Cr³⁺（紫色）+3OH^-．
现向0.05mol?L^-1的Cr₂（SO₄）₃溶液50mL中，加入等体积0.6mol?L^-1的NaOH溶液，充分反应后，溶液中可观察到的现象为

 

，溶液中离子浓度由大到小的顺序为

 

．
（5）在Na[Cr（OH）₄]和Na₂Cr₂O₇混合后的溶液中加入H₂SO₄酸化，铬元素以

 

形式存在（填写离子符号）．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

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，也可根据化学平衡状态的特征：逆、定、动、变、等来回答判断；
（3）在酸性条件下与来亚铁离子发生氧化还原反应；
（4）根据Cr³⁺+4OH^-=CrO₂^2-+2H₂O计算反应后剩余的n（OH^-），进而计算c（OH^-），再根据Kw=c（H⁺）?c（OH^-）计算c（H⁺），最后利用pH=-lgc（H⁺）计算pH值进行判断，根据反应后相关离子的物质的比较离子浓度的大小；
（5）在酸性条件下H⁺+[Cr（OH）₄]^-（亮绿色）?Cr（OH）₃（s，灰绿色）?Cr³⁺（紫色）+3OH^-，平衡正向移动，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O也正向移动．

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）2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
a．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同，不一定平衡，故a错误；
b．CrO₄^2-的消耗速率表示v_正，Cr₂O₇^2-生成速率也表示v_正，从开始到平衡2v_证（CrO₄^2-）=v_正（Cr₂O₇^2-）不是平衡状态，故b错误；
c．溶液的颜色不变，证明各组分的浓度不随时间的变化而变化，故c正确；
d．溶液的pH值不变，即溶液的酸性不变，氢离子浓度不变，达到了化学平衡状态，故d正确；
故选cd；
（3）在酸性条件下与来亚铁离子发生氧化还原反应，反应方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（4）n（Cr³⁺）=0.1 mol/L×0.05 L=0.005 mol
Cr³⁺+4OH^-=CrO₂^2-+2H₂O
0.005mol 0.02 mol
剩余n（OH^-）=0.6mol/L×0.05L-0.02 mol=0.01 mol，
使用c（OH^-）=

0.01mol

0.05L+0.05L

=0.1 mol/L，
所以c（H⁺）=

10-14

0.1

mol/L=10^-13 mol/L，
故pH=-lg10^-13=13，所以此时溶液中主要以[Cr（OH）₄]^-形式存在，溶液由紫色变为亮绿色；溶液中c（Na⁺）=

0.6mol?L-1

2

=0.3mol/L，c（OH^-）=0.1 mol/L，
c（SO₄^2-）=

3×0.05mol?L-1

2

=0.075mol/L，所以离子浓度大小关系为：c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（SO₄^2-）＞c（[Cr（OH）₄]^-）＞c（H⁺），故答案为：溶液由紫色变为亮绿色；c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（SO₄^2-）＞c（[Cr（OH）₄]^-）＞c（H⁺）；
（5）在酸性条件下H⁺+[Cr（OH）₄]^-（亮绿色）?Cr（OH）₃（s，灰绿色）?Cr³⁺（紫色）+3OH^-，平衡正向移动，平衡2CrO₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O也正向移动，所以铬元素以Cr³⁺、Cr₂O₇^2-的形式存在，故答案为：Cr³⁺、Cr₂O₇^2-．

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，解题须根据题给信息结合相关原理进行解答，题目难度中等．