Question

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和Cr₂O₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理，常用的处理方法有两种．
方法1：还原沉淀法
①转化    
②还原  
③沉淀
该法的工艺流程为  Cr₂O₄^2- 

H+

Cr₂O₇^2-

Fe2+

Cr³⁺

OH-

Cr（OH）₃↓，其中第①步存在下列平衡：2Cr₂O₄^2-（黄色）+2H⁺?Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显

 

色．
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是

 

．
a．Cr₂O₇^2-和Cr₂O₄^2-的浓度相同  b．2V（Cr₂O₇^2-）=V（Cr₂O₄^2-） c．溶液的颜色不变
（3）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）        Ksp=c（Cr³⁺）?c³（OH^-）=10^-32
常温下，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Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，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

 

．
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因（用电极反应式解释）

 

，溶液中同时生成的沉淀还有

 

．

Answer 1

考点："三废"处理与环境保护,化学平衡状态的判断,电解原理

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；
（3）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；
（4）根据化学原理：铁失电子得到的亚铁离子和Cr₂O₇^2-的酸性废水反应，将+6价Cr元素还原为+3价；
（5）Fe为阳极，则阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，则阴极反应为2H⁺+2e^-=H₂ ↑，在阴极附近溶液pH升高溶液中的Fe³⁺也将转化为Fe（OH）₃沉淀；

解答： 解：（1）若平衡体系的pH=2，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）a．平衡时Cr₂O₇^2-和Cr₂O₄^2-的浓度决定于反应前加入的多少，与是否平衡无关，故a错误；
 b．2V（Cr₂O₇^2-）=V（Cr₂O₄^2-），正逆反应速率之比不等于化学计量数之比，反应未达到平衡状态，故b错误；
c．平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，故c正确；
故选：C；
（3）当c（Cr³⁺）=10^-5mol/L时，溶液的c（OH^-）=

3	10-32 10-5

=10^-9 mol/L，c（H⁺）═

10-14

10-9

=10^-5mol/L，pH=5，即要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至5，
故答案为：5；
（4）铁作阳极失电子得到的亚铁离子会和Cr₂O₇^2-的酸性废水反应，将+6价Cr元素还原为+3价，发生反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：提供Fe²⁺作还原剂；
（5）Fe为阳极，则阳极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H⁺放电生成H₂：2H⁺+2e^-═H₂↑；同时大量产生了OH^-，所以溶液中的Fe³⁺也将转化为Fe（OH）₃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、化学平衡状态判断、沉淀溶解平衡、电解原理及氧化还原反应等内容．解题根据题给信息，再结合相关原理可进行解答，题目难度中等．