Question

【题目】重铬酸钾（K2Cr2O7）主要用于制革、印染、电镀等．其水溶液中存在平衡：Cr2O72﹣+H2O2CrO42﹣+2H+

（1）已知有关物质溶解度如图1．用复分解法制备K2Cr2O7的操作过程是：向Na2Cr2O7溶液中加入（填化学式），搅拌溶解，调节溶液pH约为5，加热溶液至表面有少量晶体析出时， ， 抽滤得到粗产品，再用重结晶法提纯粗产品．
（2）以铬酸钾（K2CrO4）为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图2．
①不锈钢作极，写出该电极的电极反应式 ．
②分析阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因 ．
③当铬酸钾的转化率达到x时，阳极液中K与Cr的物质的量之比为
（3）铬对环境能造成污染．某酸性废水中含有Cr2O72﹣ ， 处理时可用焦亚硫酸钠（Na2S2O5）将Cr2O72﹣转化为毒性较低的Cr3+ ， 再调节pH约为8，使铬元素沉降，分离出污泥后检测废水中Cr3+浓度，低于0.5mgL﹣1则达到排放标准．
①Na2S2O5参加反应的离子方程式为 ．
②经上述工艺处理后的废水，理论上Cr3+浓度约为 mgL﹣1 ．
（已知室温下Ksp[Cr（OH）3]≈6×10﹣31）

Answer 1

【答案】
（1）KCl；冷却结晶
（2）阴；2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑；阳极OH﹣放电，溶液中H+浓度增大，使Cr2O72﹣+H2O?2CrO42﹣+2H+向生成Cr2O72﹣方向移动，部分K+通过阳离子交换膜移动到阴极区，使阳极区主要成分是K2Cr2O7；2：（1﹣0.5x）
（3）3S2O52﹣+2Cr2O72﹣+10H+=6SO42﹣+4Cr3++5H2O；3×10﹣8
【解析】解：（1）由图可知Na2Cr2O7的溶解度较大，K2Cr2O7的溶解度较小，Na2Cr2O7水溶液中加KCl，加热浓缩、冷却结晶，可得到K2Cr2O7；
所以答案是：KCl；冷却结晶；（2）①与电源的负极相连作阴极；阴极上氢离子得电子生成氢气，则阴极的电极方程式为：2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑；
所以答案是：阴；2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑；
②阳极上溶液中阴离子放电，氢氧根离子失电子发生氧化反应，氢离子浓度增大使Cr2O72﹣+H2O2CrO42﹣+2H+向生成Cr2O72﹣方向移动；
所以答案是：阳极OH﹣放电，溶液中H+浓度增大，使Cr2O72﹣+H2O2CrO42﹣+2H+向生成Cr2O72﹣方向移动，部分K+通过阳离子交换膜移动到阴极区，使阳极区主要成分是K2Cr2O7；
③设K2CrO4为1mol，则K+为2mol，铬酸钾的转化率达到x，则生成为K2Cr2O70.5xmol，K2CrO4剩余为1﹣xmol，
则阳极液中K与Cr的物质的量之比为2：（1﹣x+0.5x）=2：（1﹣0.5x）；
所以答案是：2：（1﹣0.5x）；（3）①焦亚硫酸钠（Na2S2O5）将Cr2O72﹣转化为毒性较低的Cr3+ ， 同时焦亚硫酸钠被氧化为硫酸钠，其反应的离子方程式为：3S2O52﹣+2Cr2O72﹣+10H+=6SO42﹣+4Cr3++5H2O；
所以答案是：3S2O52﹣+2Cr2O72﹣+10H+=6SO42﹣+4Cr3++5H2O；
②pH约为8，则c（OH﹣）=10﹣6mol/L，已知Ksp[Cr（OH）3]≈6×10﹣31 ， c（Cr3+）= =6×10﹣13mol/L，则1L溶液中Cr元素的质量为6×10﹣13mol×52g/mol=3.126×10﹣11g≈3×10﹣8mg，则理论上Cr3+浓度约为3×10﹣8mg/L；
所以答案是：3×10﹣8 ．