Question

9．Cr₂O₇^2-、Cr³⁺对环境具有极强的污染性，含有Cr₂O₇^2-、Cr³⁺的工业废水常采用NaOH沉淀方法除去．
已知：①常温下，Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol•L^-1） 时，溶液的pH为5；NaOH过量时Cr（OH）₃溶解生成CrO₂^-：Cr³⁺+3OH^-?Cr（OH）₃?CrO₂^-+H⁺+H₂O．②Cr₂O₇^2-还原产物为Cr³⁺．③lg3.3=0.50．
请回答下列问题：
（1）常温下，Cr（OH）₃的溶度积常数K_sp[Cr（OH）₃]=1.0×10^-32．
（2）常温下，向50mL 0.05mol•L^-1的Cr₂（SO₄）₃溶液中加入1.0mol•L^-1的NaOH溶液50mL，充分反应后，溶液pH为13.5．
（3）为了测定工业废水中Na₂Cr₂O₇的浓度，进行如下步骤：
Ⅰ．取100mL滤液；
Ⅱ．用c mol•L^-1的标准KMnO₄酸性溶液滴定b mL一定浓度的FeSO₄溶液，消耗KMnO₄溶液b mL；
Ⅲ．取b mL滤液，用上述FeSO₄溶液滴定，达到滴定终点时，消耗d mL FeSO₄溶液．
①步骤Ⅱ中的滴定过程应选用酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管，滴定管装液前的操作是润洗
②步骤Ⅲ的滤液中Na₂Cr₂O₇的含量为$\frac{5cd}{6b}$mol•L^-1．
（4）根据2CrO₄^2-+2H⁺?Cr₂O₇^2-+H₂O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，图中右侧电极连接电源的正极，其电极反应为4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）常温下，Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol/L） 时，溶液的pH为5，据此计算Cr（OH）₃的溶度积常数；
（2）50mL 0.05mol/L的Cr₂（SO₄）₃溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液50mL，则混合后溶液中c（Cr³⁺）=0.05mol/L，c（OH^-）=0.5mol/L，发生反应：Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃，根据方程式计算；
（3）①步骤Ⅱ中所用的标准液为酸性高猛酸钾溶液，具有强氧化性，需选用酸式滴定管，滴定管装液前的操作是润洗；
②根据氧化还原反应过程电子得失守恒计算；
（4）根据装置图分析，右侧CrO₄^-转化为Cr₂O₇^2-，左侧NaOH稀溶液转变为NaOH浓溶液，则发生的反应应为2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，所以左侧为阴极，右侧为阳极，电解池阳极与外电源正极相连，阳极为物质失去电子，发生氧化反应，据此写出电极反应式．

解答 解：（1）常温下，Cr³⁺完全沉淀（c≤1.0×10^-5 mol/L） 时，溶液的pH为5，溶液中c（OH^-）=10^-9mol/L，c（Cr³⁺）=10^-5mol/L，则常温下，Cr（OH）₃的溶度积常数K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）c³（OH^-）=1.0×10^-32，
故答案为：1.0×10^-32；
（2）50mL 0.05mol/L的Cr₂（SO₄）₃溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液50mL，则混合后溶液中c（Cr³⁺）=0.05mol/L，c（OH^-）=0.5mol/L，发生反应：Cr³⁺+3OH^-═Cr（OH）₃，则反应后c（OH^-）=0.5mol/L-0.15mol/L=0.35mol/L，所以充分反应后，溶液pH=14-pOH=14+lgc（OH^-）=13.5，
故答案为：13.5；
（3）①步骤Ⅱ中所用的标准液为酸性高猛酸钾溶液，具有强氧化性，需选用酸式滴定管，滴定管装液前的操作是润洗，
故答案为：酸式；润洗；
②c mol/L的标准KMnO₄酸性溶液滴定b mL一定浓度的FeSO₄溶液，消耗KMnO₄溶液b mL，Mn从+7价降为+2价，Fe从+2价升为+3价，根据电子得失守恒，存在反应关系：MnO₄^-～～～5Fe²⁺，则滴定所用的FeSO₄的浓度为c（Fe²⁺）=5cmol/L，取b mL滤液，用上述FeSO₄溶液滴定，达到滴定终点时，消耗d mL FeSO₄溶液，Cr从+6价降为+3价，Fe从+2价升为+3价，根据电子得失守恒，存在反应关系：Cr₂O₇^2-～～～6Fe²⁺，则bmL溶液中Na₂Cr₂O₇的含量为$\frac{\frac{1}{6}×5c×d}{b}$=$\frac{5cd}{6b}$mol/L，
故答案为：$\frac{5cd}{6b}$；
（4）根据装置图分析，右侧CrO₄^-转化为Cr₂O₇^2-，左侧NaOH稀溶液转变为NaOH浓溶液，则发生的反应应为2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，所以左侧为阴极，右侧为阳极，电解池阳极与外电源正极相连，阳极为物质失去电子，发生氧化反应，则其电极反应为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
故答案为：正；4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O．

点评 本题考查了沉淀溶解平衡，溶度积常数的计算，酸碱滴定管的使用，酸碱滴定原理，电化学知识，电极反应式的书写，均为高频考点，为常见题型，也是重点，题目难度不大，综合了化学原理部分知识．