Question

19．铬用于制不锈钢，汽车零件，工具，磁带和录像带等．铬是人体必需的微量元素，铬的生理功能是与其它控制代谢的物质一起配合起作用，如激素、胰岛素、各种酶类、细胞的基因物质（DNA和RNA）等，但铬在人体内超过一定浓度对人体健康会造成伤害．
（1）工业废水中常含有Cu²⁺等重金属离子，直接排放会造成污染，目前在工业废水处理过程中，依据沉淀转化的原理，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子．已知室温下K_sp（FeS）=6.3×10^-18，K_sp（CuS）=1.3×10^-36．用离子方程式说明上述除杂的原理FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）．
（2）工业上为了处理含有Cr₂O2-7的酸性工业废水，用绿矾（FeSO₄•7H₂O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，再加入过量的石灰水，使铬离子转变为Cr（OH）₃沉淀．
①氧化还原过程的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
②常温下，Cr（OH）₃的溶度积K_sp=1×10^-32，溶液的pH至少为5，才能使Cr³⁺低于1×10^-5 mol•L^-1（国家允许的排放标准之内）．
③现用上述方法处理100m³含铬（+6价）78mg•L^-1的废水，需用绿矾的质量为125.1kg．（保留到小数点后一位）

Answer 1

分析 （1）沉淀转移的方向是向着更难溶的方向移动，通过Ksp的大小可知那种物质更加难溶；
（2）①Cr₂O₇^2-的酸性工业废水中加入硫酸亚铁反应生成铁离子，三价铬离子和水；
②依据溶度积常数计算氢氧根离子浓度结合离子积常数计算氢离子浓度得到溶液pH；
③反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，结合离子方程式计算．

解答 解：（1）由于Ksp（FeS）＞Ksp（CuS），所以在相同条件下CuS的溶解度更小，沉淀会向着生成CuS的方向进行，故离子方程式为FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq），故答案为：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）；
（2）①工业上为了处理含有Cr₂O₇^2-的酸性工业废水，用绿矾（FeSO₄•7H₂O）把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子，Cr₂O₇^2-的酸性工业废水中加入硫酸亚铁反应生成铁离子，三价铬离子和水，反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②常温下，Cr³⁺沉淀完全浓度小于10^-5mol/L，Cr（OH）₃的溶度积Ksp=1×10^-32=c（Cr³⁺）c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-32}}{1×1{0}^{-5}}$=10^-27，c（OH^-）=1×10^-9mol/L，依据离子积Kw=c（H⁺）c（OH^-），c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$=10^-5（mol/L），溶液pH=5，
故答案为：5；
③现用上述方法处理100m³含铬（+6价）78mg•L^-1的废水，铬元素物质的量=$\frac{100000L×78×1{0}^{-3}g/L}{52g/mol}$=150mol，Cr₂O₇^2-物质的量75mol，则
  Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
   1       6
75mol      450mol
需用绿矾的质量=450mol×278g/mol=125100g=125.1kg，
故答案为：125.1．

点评 本题考查了溶度积常数以及氧化还原反应的计算，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和计算能力，注意把握沉淀转化关系的分析应用，离子方程式计算方法，题目难度中等．